INTERNET E L’INFRASTRUTTURA GLOBALE DELL ......tendenze di sviluppo dell’infrastruttura...

OTTOBRE

anno6n.2

1997

NOTIZIARIOTECNICO

TELECOMITALIA

INTERNET E L’INFRASTRUTTURAGLOBALE DELL’INFORMAZIONE

L’ENERGIA PULITA DI GINOSTRA

19 GIUGNO 1998:PARTE LA NUOVA NUMERAZIONE

Ai lettori

Cari lettori,

con il numero di luglio del Notiziario Tecnico vi è stato inviato unquestionario con il quale vi è stato chiesto di esprimere un giudizio sulla rivistae di formulare proposte di miglioramento. Nell’occasione vi chiedevo anchecon insistenza di rispondere, e (ricordate?) avevo scelto come titolodell’editoriale “Rispondete se potete”.

Mentre chiudo questo numero, a due settimane dall’invio dei questionari,sono già arrivate quattrocento risposte. Molte contengono suggerimenti, deiquali sicuramente terremo conto nei prossimi numeri della rivista. Mi augurotuttavia che le risposte continuino ad arrivare numerose e invito quindi quantiancora non hanno trovato il tempo per riempire il modulo a volerlo fare al piùpresto, possibilmente entro l’anno (qualora per errore il questionario non fossestato inserito nella rivista da voi ricevuta, potrete chiederne una copiadirettamente alla Segreteria del Notiziario Tecnico).

Un risultato ottenuto in questi giorni mi ha procurato molto piacere: comeaccennavo nel numero precedente, i testi della rivista sono ora disponibili sullarete aziendale INTERLAN. Nei primi quindici giorni trascorsi da quando èstato dato l’accesso alla rete, sono arrivate circa cinquecento interrogazioni.Considero questo un buon risultato perché mostra da un canto l’interesse per ilNotiziario e, d’altro canto, il vostro gradimento per lo sforzo fatto perdiffondere la rivista anche attraverso i “media” informatici.

Gli argomenti trattati in questo numero sono abbastanza diversificati e sonosicuro che li troverete di interesse. In particolare, da questo numero parte unciclo su INTERNET con un articolo preparato per il Notiziario dal professorMaurizio Dècina: quest’articolo espone con estrema chiarezza e con capacitàdi sintesi gli aspetti principali delle reti basate sulla famiglia dei protocolliTCP/IP e le prospettive di evoluzione; ringrazio l’amico Dècina, anche a nomedi tutti i destinatari del Notiziario, per aver accettato di chiarire questetematiche ai lettori della rivista.

Desidero anche richiamare la vostra attenzione sull’articolo di GiovanniMartini sul nuovo piano di numerazione telefonica. Questo cambiamento saràattuato nel prossimo futuro e comporterà modifiche sostanziali nelle modalitàcon le quali saranno effettuate le chiamate da tutti gli utilizzatori del sistematelefonico; abbiamo perciò ritenuto necessario fornirvi con tempestività primichiarimenti al riguardo.

Con questo numero si concludono i due cicli sull’ATM e sui portantisottomarini che sembrano aver riscosso il vostro interesse, anche a giudicaredalle risposte al questionario. Ma queste materie sono in continua evoluzione;ci sforzeremo quindi di tenervi aggiornati sugli sviluppi di queste tematiche.Stiamo anche preparando cicli sulla trasmissione a larga banda nella rete diaccesso e sulla elaborazione del segnale. Mi auguro che questi cicli suscitino lastessa attenzione di quelli ora conclusi.

Vi saluto cordialmente.

r.c.

NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA

- Anno 6 n. 2 - Ottobre 1997

3

Il

Notiziario Tecnico approda a INTERLAN



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1. L’autostrada dell’informazione

Lo sviluppo vertiginoso delle

tecnologie dell’informa-zione e della comunicazione1 caratterizza questi anni divera e propria rivoluzione delle tecnologie, dei servizie dei contenuti dell’informazione, nella corsa inarre-stabile verso la convergenza digitale2 dei classici settoridelle Telecomunicazioni, dell’Informatica e dellaTelevisione, o più correttamente dell’Elettronica diConsumo. Gli scenari di convergenza tecnologica dimercati tradizionalmente segmentati confluiscono inquelli più ampi di globalizzazione e liberalizzazionedei mercati per l’offerta integrata di servizi multime-diali all’utenza finale, sia di tipo affari che domestica.

La strada aperta dalla crescita esplosiva di Internetha mostrato con decisione una direzione che i settoridelle tecnologie, dei servizi e dei contenuti dell’infor-mazione e della comunicazione non possono più igno-rare. Internet ed il World Wide Web3 hanno fatto regi-strare uno sviluppo superiore alle previsioni,mostrando chiaramente che il cosiddetto ciberspazio èil terreno naturale di incontro tra gli interessi commer-ciali delle aziende e quelli dell’utenza di massa.

La domanda che i gestori del settore si pongonooggi è: in che misura il paradigma Internet e gli stan-dard di comunicazione che esso utilizza formano labase della futura infrastruttura globale dell’informa-zione? [2][3][4] L’autostrada dell’informazione sarà

tecnicamente basata sulle tecnologie di Internet?Che ruolo giocheranno le tecnologie delle telecomu-nicazioni?

Le risposte a queste domande stanno emergendocon sempre maggiore chiarezza. Le limitazionidell’attuale modello Internet, in termini di difficoltànella gestione del grado di servizio offerto ai mediasincroni, audio e video, stanno infatti per esseresuperate dallo sviluppo di nuovi modelli architettu-rali per la creazione della cosiddetta architettura

MAURIZIO DÈCINA

Internet

Internet e l’Infrastruttura Globale dell’Informazione

In che misura il paradigma Internet e gli standard di comunicazione che utilizza forma-no la base della futura “infrastruttura globale dell’informazione”? L’autostrada del-l’informazione sarà tecnicamente basata sulle tecnologie di Internet? Che ruolo gioche-ranno le tecnologie delle telecomunicazioni?Le risposte a queste domande stanno emergendo con sempre maggiore chiarezza. Lelimitazioni dell’attuale modello Internet, in termini di difficoltà nella gestione delgrado di servizio offerto ai media sincroni, audio e video, stanno infatti per esseresuperate dallo sviluppo di nuovi modelli architetturali per la creazione della cosiddettaarchitettura Internet per servizi integrati (protocolli Internet, IP, di nuova generazio-ne) e dalle prospettive di integrazione dei protocolli IP con quelli delle telecomunicazio-ni a larga banda basati sullo standard detto modalità di trasferimento asincrona(ATM, Asynchronous Transfer Mode).Nell’articolo vengono brevemente riassunte le tendenze di sviluppo dell’infrastruttura del-l’informazione in termini di sviluppo dell’utenza, di evoluzione delle architetture di rete edi disponibilità delle tecnologie di accesso all’infrastruttura stessa da parte dell’utenza.

(1)

ICT (Information and Communication Technology), è un acroni-mo molto usato nel continente europeo; nel continente nordamericanoil riferimento alle stesse tecnologie è fornito più spesso dall’acronimoInformation Infrastructure (infrastruttura dell’informazione) prece-duto da aggettivi geopolitici, quali National (nazionale) [1], oppure ilpiù politicamente corretto Global (globale, mondiale) [2][3].

(2) Digital Convergence, si riferisce all’impiego di tecnologie elettroni-che digitali, o più propriamente dette numeriche, sia per il trattamen-to dei segnali per la loro memorizzazione e manipolazione, sia per latrasmissione dei segnali sulle reti di telecomunicazioni.

(3) La tela mondiale, e cioè il servizio Internet di accesso a basi didati con protocolli di tipo ipermediale, deriva il suo nome WWW dallacontrazione della parola inglese finale Web rispetto a quella sceltaoriginariamente, Webster, il famoso dizionario inglese.

6 NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA - Anno 6 n. 2 - Ottobre 1997

Internet per servizi integrati (protocolli Internet dinuova generazione)4 e dalle prospettive di integra-zione dei protocolli Internet con quelli delle teleco-municazioni a larga banda basati sullo standarddetto modalità di trasferimento asincrona ATM (Asyn-chronous Transfer Mode)5.

Nel seguito vengono brevemente riassunte letendenze di sviluppo dell’infrastruttura dell’informa-zione, in termini di sviluppo dell’utenza, di evolu-zione delle architetture di rete e di disponibilità delletecnologie di accesso all’infrastruttura stessa da partedell’utenza.

2. Lo sviluppo dell’infrastruttura globale dell’informazione

L’esperienza degli ultimi decenni ha insegnatoche le previsioni di sviluppo di servizi e di applica-zioni di comunicazione e informazione, specialmentequelle a lungo termine, a dieci, quindici anni, sonoestremamente difficili. Tuttavia, vorrei riportare qui irisultati di un esercizio di previsione fatto insieme alProf. Franco Morganti. La figura 1 mostra le previ-sioni di utenza mondiale nei prossimi quindici anniin termini, sia di abitazioni equipaggiate con lenecessarie terminazioni dei servizi, sia di utenzadotata di propri terminali personali. Sono inclusi iservizi tradizionali di telefonia e di televisione analo-gica terrestre e i nuovi servizi di comunicazione versola convergenza numerica.

Il diagramma mostra in primo luogo l’esplosionedei servizi di comunicazione nel ventennio conside-rato. Dal miliardo e mezzo circa di abitazioni nellequali sono resi disponibili servizi tradizionali di

telefonia e di televisione (viaetere e via cavo), si passa a untotale di oltre cinque miliardidi utenti. Questo include siaabitazioni con accessi ditelefonia tradizionale, televi-sione via etere, televisione eservizi a larga banda via cavoe via satell ite, sia utenzapersonale per telefoniamobile e per accessi aInternet; quest’ultima, sia abanda stretta, sia a bandalarga.La figura 1 mostra con chia-rezza che i prossimi anni sonocaratterizzati dallo sviluppostraordinario della telefoniamobile, degli accessi adInternet e della ricezione viasatellite di segnali multime-diali.Si noti che il miliardo circa diaccessi Internet al 2010 (neldiagramma sono indicati gliaccessi “paganti”, sia indivi-duali tramite ISP - InternetService Provider6 - sia di tipo

aziendale tramite Intranet7) trova espletamento suimezzi di accesso a banda stretta e a banda larga chesaranno disponibili a quella data. Un’ipotesi plausi-bile è che il 25 per cento circa siano accessi Interneta larga banda, e cioè tramite collegamenti a velocitàdi cifra dell’ordine dei milioni di bit al secondo(Mbit/s) secondo le modalità illustrate nel succes-sivo paragrafo 4. Il rimanente 75 per cento degliaccessi Internet impiegherà mezzi a banda stretta, ecioè con velocità di cifra dell’ordine delle migliaiadi bit al secondo (kbit/s). Si tratta di collegamentianalogici e numerici su rete telefonica fissa e

Dècina • Internet e l’Infrastruttura Globale dell’Informazione

Figura 1 Sviluppo dell’utenza di servizi di comunicazione nel mondo.

(4) Integrated Services Internet Architecture, IP (Internet Protocol)new generation.

(5) Questa tecnologia è nata verso la fine degli anni Ottanta in ambi-to telecomunicazioni proprio allo scopo di creare una piattaforma tec-nologica adeguata alle esigenze di integrazione di tutti i servizi dicomunicazione, dalla telefonia alla televisione. I gestori di telecomuni-cazioni chiamano tale piattaforma: Broadband Integrated ServicesDigital Network (rete numerica integrata nei servizi a larga banda).

(6) Gli ISP sono i fornitori di accessi Internet al pubblico dei consu-matori.

(7) Col termine Intranet si indicano le reti private che vengono rea-lizzate con standard Internet all’interno delle aziende; tipicamentenelle Intranet sono disponibili applicazioni informatiche protette daaccessi esterni tramite dispositivi di sicurezza detti firewall, letteral-mente muri di fuoco. Col termine Extranet ci si riferisce invece alleapplicazioni rivolte all’esterno dell’azienda senza protezione deifirewall verso utenti, partner e fornitori dell’azienda.

NOTIZIARIO TECNICO TELECOM ITALIA - Anno 6 n. 2 - Ottobre 1997 7

mobile (ad esempio, su rete telefonica fissa, conmodem in banda fonica fino a 56 kbit/s e con colle-gamenti ISDN fino a 128 kbit/s; ovvero, su retetelefonica mobile, di tipo GSM/DCS fino a 9,6 kbit/se di tipo DECT fino a 32 kbit/s).

La ricezione via satellite di segnali televisivi digi-tali nonché di segnali multimediali a larga bandamostra un tasso complessivo di crescita moltomaggiore di quello dei collegamenti terrestri in cavo(coassiale e fibra ottica), in accordo con l’economicitàdel sistema satellite e dei ricevitori domestici(antenne, convertitori e set-top-box). L’interattività neisistemi via satellite è destinata ad evolvere dai sistemiibridi (canale up via terra e canale down via satellite,ad esempio per accessi Internet a larga banda) aisistemi interattivi bidirezionali (canali up e down viasatellite a larga banda).

Infine, la previsione fatta per la telefonia mobilee le sue applicazioni di accesso ad Internet mostrache l ’accesso senza fili allatelefonia è in effetti unatecnologia di sostituzionerispetto all’accesso tramitedoppino in rame. Il numerodi accessi personali senza filodel 2010 è destinato acrescere ancora nei decenniseguenti fino a raggiungerevalori di qualche miliardo: illivello di penetrazione dellatecnologia senza fili va infatticommisurato ad un mercatomondiale caratterizzato nondal numero di unità abitative,ma dal numero di individuipresenti sul pianeta.

La previsione mostrata infigura 1 è certamente pocoaffidabile nei dettagli nume-rici, ma certamente è moltosignificativa per quantoriguarda gli andamenticomparativi di crescita diservizi e tecnologie. Va infineosservato che mancano nellaprevisione fatta le ulterioricentinaia di milioni di “punti” di accesso alla reteInternet previsti da molti specialisti del settore percollegare i cosiddetti network appliance, e cioè i varidispositivi, accessori e strumenti che saranno messiin rete per consentire applicazioni di informazione,controllo e automazione, quali ad esempio la stru-mentazione delle automobili, gli elettrodomestici, icartelli stradali.

3. Internet e l ’infrastruttura globale dell’informazione

La rete delle reti (the network of networks), Internet,nasce come modello di interconnessione tra calcola-tori ospiti (host) attraverso una molteplicità di sottoreti(subnets) di tipo eterogeneo. Tipiche sottoreti sono lereti locali di calcolatori, le reti telefoniche fisse e

mobili, le reti di trasmissione dati a lunga distanza,canali di trasmissione dati ad elevata velocità, ecc. Lafigura 2 mostra il modello di interconnessione di talisottoreti tramite i dispositivi di rete detti router,instradatori.

Il protocollo di comunicazione8 che viene adot-tato nelle interazioni tra calcolatori ospiti attraverso irouter si chiama IP (Internet Protocol). Host e routerhanno indirizzi IP formati da gruppi di cifre decimali,del tipo: 131.175.5.225. Una volta interconnessi (gliamericani parlano di interlavoro in rete,internetworking) i calcolatori ospiti si scambiano diret-tamente tra loro informazioni relative alle varie appli-cazioni9 in esecuzione sulla piattaforma Internet: laposta elettronica, l’accesso alle notizie, il trasferi-mento dei file, l’accesso di tipo ipertestuale WWW, ilterminale virtuale, ecc.

Per motivi di semplicità mnemonica gli indirizzirelativi ai vari servizi Internet sono contrazioni di

nomi di persone, di aziende, di fornitori di servizio edi paesi. Per esempio, [email protected]: indica ilsignor Dècina al Politecnico di Milano in Italia;www.cefriel.it: il sito WWW del CEFRIEL in Italia.Nella rete sono presenti calcolatori che svolgonoservizi ausiliari di traduzione istantanea di indirizzinominativi in indirizzi di rete numerici di tipo IP10, e


(8) I protocolli di comunicazione specificano le modalità di scambiodelle informazioni tra sistemi informativi distribuiti in rete.

(9) La figura 2 mostra che in Internet viene impiegato, tra applica-zioni e protocollo IP, un protocollo intermedio di trasporto tra host,detto TCP/UDP.

(10) Sono i cosiddetti DNS, sistemi per la nomenclatura di dominio.

Figura 2 L’architettura dei protocolli Internet tra calcolatori e reti eterogenee.


altri calcolatori (detti motori di ricerca) che offronoservizi di ricerca istantanea degli indirizzi nominativi,del tipo pagine gialle. I servizi ausiliari di rete, spessoindicati come middleware services, servizi intermedi trail trasporto delle informazioni e le applicazioni infor-matiche vere e proprie, includono non solo gli aiutialla navigazione nella rete stessa, ma anche altriservizi quali, ad esempio, quelli di sicurezza e priva-tezza delle comunicazioni, e quelli per il pagamentotramite carte di credito e moneta elettronica.

La tabella 1 mostra l’architettura a strati dell’in-frastruttura globale dell’informazione [2][3][5][6] intermini di protocolli di comunicazione aperti agarantire l’interoperabilità tra sistemi terminalieterogenei (personal computer, siti WWW, stazionimultimediali, ecc.) attraverso reti intermedie di tipoeterogeneo.

L’architettura illustrata in tabella 1 è un’evolu-zione di quella oggi adottata da Internet. Lo stratopiù basso, quello detto di interconnessione (interconnec-tion), coincide con quello delle sottoreti dell’architet-tura Internet e comprende tutti i possibili mezzi ditrasporto di informazioni numeriche a bassa e ad altavelocità (da 9.600 bit/s fino a quasi 10 miliardi dibit/s, Gbit/s) su sottoreti eterogenee. Le sottoreti ditelecomunicazioni tipo ATM offriranno canali a largabanda con garanzia di qualità di servizio. Lo strato diinterlavoro in rete (internetworking) comprende i proto-colli IP di nuova generazione11, che permettono digarantire la qualità di servizio per comunicazioni conmedia sincroni, quali la telefonia e la videoconfe-renza che richiedono tempi di ritardo nel trasferi-mento in rete molto ridotti e bande dedicate garan-tite durante le connessioni.

Con l’introduzione della garanzia di servizio leautostrade dell’informazione introducono deicriteri di diversa tar iffazione dei servizi piùpregiati, quelli di tipo sincrono (in tempo reale ead alta qualità), rispetto a quelli Internet attuali(quali la posta elettronica e la navigazione lentaattraverso i siti WWW), che impongono requisitimolto più laschi sulle prestazioni della rete. Latendenza del mercato va verso la creazione dimenù di tariffe di abbonamento mensile articolati

su una tariffa di entrata per iservizi di base, e su tariffeincrementali per ciascunaclasse di servizio pregiatorichiesto quali la telefonia,la videoconferenza, la rice-zione di segnali di qualitàtelevisiva commerciale e disegnali televisivi ad altadefinizione. Lo strato di inte-roperabilità (middleware) offrele funzionalità sopra citateper Internet e rende quindipossibile l’interoperabilità trasistemi di calcolo eterogenei.Questa importante funzionepermette la diffusione diterminali eterogenei, mentrela loro interoperabil ità ègarantita da un appositostrato di software di sistemaoperativo per i l calcolodistribuito. L’interoperabilitàpuò anche essere garantitada piattaforme per il calcolodistribuito che permettono iltrasferimento attraverso larete di software applicativo,come le cosiddette applica-zioni Java12.

Infine, lo scopo dell’infrastruttura dell’informa-zione è quello di permettere su scala planetaria l’ac-cesso capillare, per mezzo di una varietà di termina-zioni multimediali, ad una vasta biblioteca di appli-cazioni in rete (networked applications) in un menùcrescente di applicazioni informatiche che progressi-vamente invaderanno tutti i settori delle attivitàumane:• da quelle tradizionali di telefonia e di televisione,

a quelle rese possibili dalla rete globale, quali l’ac-cesso ai siti WWW e la ricezione di informazioni


Tabella 1 L’architettura a strati dell’infrastruttura globale dell’informazione.

APPLICAZIONI IN RETE (NETWORKED APPLICATIONS)

Posta Elettronica, Telefonia, Videoconferenza, Televisione ...

Giochi elettronici, Navigazione WWW, Diffusione WWW ...

Educazione interattiva, Televisione interattiva, Servizi Finanziari ...

INTEROPERABILITÀ (MIDDLEWARE)

Motori di ricerca, Sicurezza, Riservatezza, Moneta elettronica ...

Ambiente per il Calcolo Distribuito, Software Mobile e Agenti Intelligenti ...

INTERLAVORO IN RETE (INTERNETWORKING)

Protocolli di trasporto (TCP; UDP)

Protocolli di rete con riservazione di risorse (flussi IP; RSVP)

INTERCONNESSIONE (INTERCONNECTION)

Reti di Telecomunicazioni: Telefonia fissa e mobile, ISDN, ATM ...

Reti Televisive: CATV, via Satellite ...

Reti di calcolatori: Reti locali, Reti a pacchetto X.25, Reti Frame Relay ...

Modem: in banda fonica, ISDN, ADSL, VDSL, Cable Modem ...

Canali dati dedicati: da 2,048 Mbit/s a 622,080 Mbit/s, fino a 9.953,280 Mbit/s ...

(11) Tra questi protocolli citiamo IP versione 6 e il protocollo di riser-vazione detto RSVP, che permette l’instaurazione di connessioni vir-tuali (dette flussi, flows) attraverso la rete delle reti.

(12) Il linguaggio Java permette la realizzazione di programmisoftware che vengono trasferiti dai siti WWW attraverso la rete suipersonal computer dotati di programmi di navigazione ipermediale, ibrowser, quali Netscape Navigator e Microsoft Explorer. Questi pro-grammi software mobili attraverso la rete vengono spesso chiamatiagenti, o agenti intelligenti.


digitali diffuse dai siti detti di Web Casting13;• dai servizi al cittadino e per l’educazione, alle atti-

vità professionali.

4. L’accesso ad Internet a larga banda

La figura 3 mostra alcune delle soluzioni piùattraenti per la realizzazione di accessi Internet a largabanda su mezzi terrestri:• doppini telefonici, con modem14 di tipo ADSL;• cavi coassiali, con cable modem, modem per cavo

coassiale;• fibre ottiche passive con terminazioni ottiche di

edificio, con modem di tipo VDSL;• portanti hertziani nelle bande di 25-35 GHz15, con

modem di tipo LMDS.

A queste tipologie di accesso su mezzi terrestrivanno aggiunte quelle realizzate tramite collegamentivia satellite diffusivi ed interattivi nelle cosiddettebande di frequenza Ku e Ka (20/30 GHz).

I servizi di diffusione della televisione (pay TV,pay-per-view) vengono oggi realizzati nelle strutture

via satellite, in cavo coassiale e in fibra ottica con unagrande numerosità di canali (tipicamente un centi-naio), analogici o numerici, con qualità televisiva siadi tipo commerciale che ad alta definizione.

I servizi interattivi a larga banda su piattaformaInternet saranno realizzati tipicamente con capacitàtrasmissiva bidirezionale asimmetrica (ad esempio,8 Mbit/s dalla rete all’utente - canale down - e 2 Mbit/sda utente a rete, canale up). I canali a larga bandaottenibili per ciascun utente su collegamenti di tipoADSL possono raggiungere capacità di 2-8 Mbit/s. Ilcosto dei modem ADSL in banda base è strettamentecollegato ai volumi di impiego: è prevedibile unadiffusione significativa di questo modem anche inItalia a partire dal prossimo anno. Il potenziale dipenetrazione è molto elevato, vista la diffusione deidoppini telefonici.

Sui cavi coassiali la banda numerica è condivisada molti utenti (fino a qualche centinaio) e a questacomunità di utilizzatori potranno essere offerti canaliinterattivi della capacità down dell’ordine di decinedi Mbit/s.

L’impiego di cable modem è previsto su largascala negli Stati Uniti dove il 60 per cento delle abi-tazioni dispone di accesso alla TV via cavo coassiale.Sono previsti svariati milioni di accessi a Internettramite cable modem per l’anno Duemila.

Nelle reti in fibra ottica la capacità trasmissivanumerica disponibile è molto elevata e a ciascunutente potrà essere dedicata, in una prospettiva abreve termine, una capacità di qualche decina diMbit/s (ad esempio 25 Mbit/s); tale capacità puòessere progressivamente aumentata negli anni succes-sivi fino a portarla a centinaia di Mbit/s. Per motivi dicosto la penetrazione dei collegamenti in fibra otticafino all’edificio è limitata alle zone residenziali edaffari delle grandi aree metropolitane.


Figura 3 Tipologie di accesso ad Internet a larga banda su mezzi terrestri.

(13) Il servizio di diffusione delle informazioni più popolare oggi suInternet è PointCast che ha raggiunto oltre due milioni di abbonati(come per le TV generaliste private, l’abbonamento è gratuito ed ilservizio è sovvenzionato dalla pubblicità).

(14) I modem (modulatori-demodulatori) sono i dispositivi che per-mettono la connessione dei calcolatori alle reti digitali. Abbiamo vistonel paragrafo 2 che le reti a banda stretta consentono ai modem velo-cità di cifra dell’ordine dei kbit/s.

(15) Miliardi di cicli al secondo, gigahertz, GHz.


Le reti radio cellulari LMDS ad altissimafrequenza sono ancora in via di realizzazione speri-mentale e potranno essere impiegate con una signifi-cativa diffusione non prima di alcuni anni offrendocanali di circa 8 Mbit/s per ciascun utilizzatore. Conquesta tecnologia, che evidentemente richiede licenzesull’uso delle frequenze, possono anche essere realiz-zati collegamenti bidirezionali simmetrici, nonchécollegamenti con stazioni riceventi mobili.

Infine, la figura 3 mostra anche l’architetturaevolutiva dei nodi di rete, e cioè delle centrali ditelecomunicazioni oggi dotate di dispositivi numericiper la commutazione a banda stretta. Questi nodisaranno equipaggiati con dispositivi di trattamentodei segnali a larga banda Internet, sia per la multipla-zione e commutazione ATM, sia per l’instradamentodei pacchetti Internet tramite router ad elevatissimacapacità (Gbit router).

5. Conclusioni

Lo scopo dell’infrastruttura dell’informazione èquello di permettere su scala planetaria l’accessocapillare, per mezzo di una varietà di terminazionimultimediali, ad una vasta biblioteca di “applicazioniin rete”, in un menù crescente di applicazioni infor-matiche che progressivamente invaderanno tutti isettori delle attività umane.

Nei prossimi anni i gestori di telecomunicazionidovranno affrontare la sfida posta dall’offerta integratadi servizi multimediali all’utenza finale, sia affari chedomestica, in un mercato sempre più globale ecompetitivo. La convergenza delle tecnologie, deglistandard e dei modelli di business dei settori delletelecomunicazioni e di Internet sarà l’ingredientefondamentale per il successo sul mercato di nuoviservizi ed applicazioni in rete.


[1] White House: The National Information Infra-structure: agenda for action. United States ofAmerica, 1993.

[2] Messerschmitt, D.G.: The convergence of telecom-munications and computing: what are the implica-tions today?. «Proceedings of the IEEE», Vol.84, n. 8, agosto 1996.

[3] Dècina, M.; Trecordi, V.: Convergence of telecom-munications and computing: on networking modelsfor integrated services and applications. In corso dipubblicazione sui «Proceedings of the IEEE».

[4] Tennenhouse, D.L.; Lampson, B.; EisnerGillet, S.; Steiner Klein, J.: Virtual infrastructure:putting information infrastructure on the technologycur ve. «Computer Networks and ISDN-Systems», Vol. 28, n. 13, ottobre 1996.

[5] National Research Council: Realizing the infor-mation future, the Internet and beyond. NationalAcademy Press, 1994.

[6] National Research Council: The unpredictablecertainty: Information Infrastructure through 2000.National Academy Press, 1996.

ADSL Asymmetrical Digital Subscriber Line

ATM Asynchronous Transfer Mode

CATV Cable TV

DECT Digital Enhanced Cordless Telecommu-nications

IP Internet Protocol

ISDN Integrated Services Digital Network

ISP Internet Service Provider

LMDS Local Multipoint Distribution System

PON Passive Optical Network

RSVP Reservation Protocol

TCP Transmission Control Protocol

TDM Time Division Multiplexing

TO Terminazione Ottica di edificio

UDP User Datagram Protocol

VDSL Very High Speed Digital Subscriber Line

WWW World Wide Web

Maurizio Dècina è professore ordinario alPolitecnico di Milano, Facoltà di Ingegneria,dove è titolare del corso di “Reti perTelecomunicazioni”. È il direttore scientificodel CEFRIEL, un Centro di Ricerca eFormazione per laureati in tecnologiadell’informazione a cui partecipano ilPolitecnico di Milano e le maggiori aziende delsettore telecomunicazioni e informatica.È stato il presidente per gli anni 1994 e 1995della “Communications Society” dell’IEEE

(Institute of Electrical and Electronic Engineers) ed è il direttoredella rivista tecnica internazionale “European Transactions onTelecommunications”, edita in collaborazione tra i Paesi dellaComunità Europea. Il prof. Dècina ha lavorato nell’industria(Telecom Italia, Italtel e AT&T) ed è consulente tecnico-scientifico di numerose grandi aziende nazionali edinternazionali. Da molti anni collabora con l’ITU (InternationalTelecommunication Union) di Ginevra nel settore degli standarde come consulente esperto in varie missioni di cooperazioneinternazionale nei Paesi in via di sviluppo. Ha scritto in italiano ein inglese vari libri e un centinaio di pubblicazioni tecniche, checoprono il vasto campo delle telecomunicazioni. Nel 1986 è statonominato “Fellow” dell’IEEE in riconoscimento dei contributitecnico-scientifici dati allo sviluppo delle telecomunicazioni. Gliè stato assegnato il premio dell’IEEE “Award in InternationalCommunications” per il 1997.

e-mail: [email protected]@ieee.org

URL: http://www.cefriel.it/~decina



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1. Introduzione

I cavi sottomarini formano, insieme ai satelliti,l’ossatura della rete intercontinentale di telecomuni-cazioni. Si tratta di due sistemi complementari che sisviluppano in parallelo per offrire al cliente unservizio ai massimi livelli qualitativi.

I cavi sottomarini inoltre sono necessari per iltrasporto dell’informazione tra stazioni terminali sepa-rate dal mare come nel caso di collegamenti tra la terraferma e le isole o, anche, nei casi in cui il collegamentovia mare risulti più rapido a realizzarsi rispetto ad un’al-ternativa puramente terrestre, come ad esempio nelcaso delle connessioni tra l’Italia e la Spagna.

L’importanza strategica dei collegamenti con cavisottomarini comporta la necessità di definire limiti dielevata severità per i parametri di seguito indicati:•

la qualità, i cui criteri sono definiti dall’UnioneInternazionale delle Telecomunicazioni, ITU(International Telecommunications Union) intermini di tasso di errore, indisponibilità eminuti degradati;

• l’affidabilità, per le disastrose conseguenze sia diuna lunga interruzione del traffico sia del tempo edel costo dell’intervento per la riparazione;

• la durata nel tempo, a causa degli elevati investi-menti necessari per lo sviluppo, la fabbricazione ela posa dei collegamenti sottomarini.Per questo motivo la realizzazione dei cavi sotto-

marini è stata basata sin dall’inizio sull’impiego dellaassicurazione di qualità applicata a tutte le fasi chevanno dal progetto, alla organizzazione della produ-zione, alla qualificazione in fabbrica, passando attra-verso la scelta e il miglioramento delle tecnologie, deiprocessi di fabbricazione e dei materiali.

Sono questi gli aspetti che hanno reso possibileuna transizione non traumatica dai sistemi sottoma-rini analogici su cavo coassiale a quelli numerici sucavo ottico portando alla realizzazione di una retemondiale che presenta una capacità trasmissiva estre-mamente elevata.

Questo articolo ripercorre le tappe evolutive dellatecnologia dei cavi sottomarini descrivendo e moti-vando le scelte compiute nel tempo e indica, alla lucedelle conoscenze “certe” oggi acquisite, quali sono leprestazioni prevedibili nel medio termine.

2. Dalla guttaperca al polietilene

2.1 La telegrafia sottomarina

La telegrafia trasmessa su portanti sottomarinicomincia in tempi abbastanza lontani: più di cento-cinquanta anni fa!

Nel 1843 Morse teorizzò infatti l’impiego di cavisottomarini per la trasmissione di segnali telegrafici elanciò l’idea di connettere l’America con l’Inghilterra,

MASSIMO ARTIGLIA

PAOLO MARIO FINZI

FRANCESCO MONTALTI

Cavisottomarini

Cavi ottici per sistemi di telecomunicazione sottomarini:stato dell’arte e prospettive

I sistemi ottici sottomarini stanno giocando un ruolo sempre più incisivo nella realizzazio-ne della rete mondiale di telecomunicazioni. Questo rapido sviluppo è stato possibile grazieall’adozione della fibra ottica come portante fisico. L’articolo fornisce una panoramicasullo stato dell’arte nel settore dei cavi ottici per i sistemi sottomarini: in particolare, dopoun excursus storico in cui viene ripercorsa l’evoluzione tecnologica dei cavi per i sistemi sot-tomarini per telecomunicazioni, sono discussi i vantaggi dell’introduzione delle fibre otticheed i requisiti dei cavi per una loro adeguata protezione nei confronti dell’ambiente esterno.Sono successivamente descritte nel dettaglio le strutture dei diversi tipi di cavi sottomariniutilizzati e i materiali accessori necessari per la realizzazione degli impianti.

“I WILL PUT A GIRDLE AROUND THE EARTH IN FORTY MINUTES”

“Metterò una ghirlanda intorno alla terra in quaranta minuti”

Questo verso, pronunciato dal folletto Puck ne “Il sogno d’una notte di mezza estate” di Shakespeare‚ mette in luce che l’ideadi collegare fra loro i continenti è ben più antica di quanto si possa immaginare; questo verso, già usato come titolo del volumeche narra la storia della Cable & Wireless e come introduzione del capitolo sulla telegrafia sottomarina dell’opera “Storiadelle Telecomunicazioni” di G. Oslin, potrebbe anche costituire la premessa di questo articolo.


trovando il consenso entusiastico della comunitàscientifica e in particolare di Weathstone il quale,intorno al 1840, sperimentò la trasmissione subacqueadi segnali elettrici su fili di rame isolati con canapaincatramata.

I primi esperimenti di Morse e di altri gestori delservizio telegrafico, risalenti al 1845, furono però limi-tati all’attraversamento del fiume Hudson e del portodi New York.

I cavi impiegati usavano come isolante l’asfalto enon avevano una qualità e una durata sufficienti agarantire un buon livello di servizio.

Nel 1843 comparve in Europa la guttaperca, unisolante di origine vegetale estratto da un alberooriginario della Malesia,appartenente alla stessa fami-glia dell’albero della gomma.Questo materiale sembròidoneo per essere impiegatocome isolante di fili elettrici;si sviluppò quindi un’intensaattività di ricerca industrialeper la sua depurazione e lavo-razione. Si devono a WernerSiemens l’ideazione e lamessa a punto di un processoindustriale per isolare filimetallici con la guttaperca ela sua applicazione su largascala per la produzione dicavi telegrafici. Dopo tre annidalla scoperta della gutta-perca anche in America T. S. Armstrong avviò laproduzione di cavi e nel 1848 installò nel fiumeHudson un cavo telegrafico. Iniziava così l’era deicollegamenti sottomarini.

L’avvio dell’impiego commerciale dei cavi sotto-marini risale infatti al 1851 con la posa di un cavoattraverso il canale della Manica e alla fine del 1852cavi sottomarini collegavano fra loro diversi Paesieuropei, quali l’Inghilterra, l’Olanda, la Germania, laDanimarca e la Svezia.

Per veder realizzato il sogno di Morse di connet-tere l’America con l’Inghilterra si dovette tuttaviaattendere il 1866: furono necessari nove anni ditentativi, a volte disastrosi, prima di riuscire a portarea termine questa impresa. Emanuele Jona, in “Cavitelegrafici sottomarini” [1] riporta un disegno sche-matico di un primo cavo (figura 1) posato fra il 1858 eil 1860 e rimasto in funzione per poco meno di unmese, che consentiva una velocità di trasmissioneestremamente bassa: “La velocità di trasmissione eraminima: circa una parola al minuto. La trasmissione deltelegramma di felicitazioni del Presidente degli Stati Uniti,James Buchanan, durò più di trenta ore”. In effettioccorrevano quattro secondi per trasmettere il piùsemplice carattere, la lettera E, un semplice “punto”in codice Morse.

Nel nostro Paese i primi cavi sottomarini telegra-fici, furono lo “Spezia-Corsica-Sardegna” facenteparte di un collegamento tra la Francia e l’Algeria, lacui installazione fu avviata nel 1854, e l’“Otranto-Valona” posato nel 1859. Quest’ultimo doveva essereil primo tratto di un impianto che avrebbe dovuto

collegare il Regno Borbonico con Costantinopoli, maa causa della mancanza di linee terrestri turche fuimpiegato solo per esperimenti e comunicazioni diservizio; si guastò dopo circa un anno e non fu piùutilizzato. Nel 1864 il Governo italiano ne decise ilripristino con un nuovo cavo e, anche se con molteriparazioni, esso era ancora in servizio alla fine delsecolo. Nelle acque italiane fu anche installato nel1857 un cavo Cagliari-Malta-Corfù per la Mediterra-nean Extension Telegraph Cy, ma esso durò assaipoco e fu abbandonato. Successivamente, a partiredal 1887 la Pirelli, che aveva costruito una fabbrica aLa Spezia e aveva allestito il piroscafo posacavi“Città di Milano”, avviò la realizzazione dei collega-

menti con le isole principali.Dopo la prima guerra mondiale, come indicato in

[13], fu fondata la “Compagnia Italiana per CaviTelegrafici Sottomarini”, che divenne in seguitoItalcable dette notevole impulso alla posa di cavitransoceanici.

All’inizio degli anni Quaranta più di 600mila kmdi cavi garantivano il trasporto attraverso l’OceanoAtlantico di segnali telegrafici ma a velocità moltobasse: 15 impulsi al secondo. Il cavo era costituito dacoppie di conduttori di rame rivestiti da una guaina diguttaperca; un’armatura di fili di acciaio lo irrobustivadal punto di vista meccanico e lo proteggeva dall’am-biente marino.

2.2 La telefonia sottomarina

La telefonia sottomarina, il cui inizio risale al1891, data del collegamento fra la Francia e l’Inghil-terra, rimase limitata - a causa dell’attenuazionepresente in banda fonica - a collegamenti dilunghezza inferiore alle 100 miglia nautiche perl’impossibilità di poter installare amplificatorisommersi, a causa della vita limitata e della scarsaaffidabilità dei componenti elettronici a quell’epocadisponibili.

È interessante ricordare che negli anni Trenta siipotizzava l’impiego di un cavo telefonico subacqueocon carica induttiva continua, per un solo circuito,con amplificazione ai terminali. Questa soluzione fusperimentata proprio nel nostro Paese sulla tratta di270 km fra Fiumicino e Olbia con trasmissione

Artiglia - Finzi - Montalti • Cavi ottici per sistemi di telecomunicazione sottomarini: stato dell’arte e prospettive

Figura 1

Schema del primo cavo transatlantico.


telefonica nella banda 300-2300 Hz su di un cavocoassiale con l’anima rivestita da un nastro di mate-riale magnetico isolata in guttaperca e con il condut-tore di ritorno costituito da una lamina di rame cilin-drica concentrica al filo centrale. Nel 1932 questocavo sottomarino telefonico era il più lungo al mondo.

Non era però possibile concepire la telefonia transo-ceanica senza prevedere amplificatori sommersi. Risaleal 1943 l’installazione del primo sistema sottomarinosperimentale con amplificatori sommersi fra l’Inghil-terra e l’Isola di Man. L’impiego dell’amplificatorepermetteva di raddoppiare la frequenza massima ditrasmissione, passando da 250 a 500 kHz.

Nel periodo successivo, alla fine della secondaguerra mondiale, l’ATT e il General Post Officebritannico (GPO) dettero notevole impulso agli studiche avrebbero portato allo sviluppo dell’amplifica-zione subacquea.

Le strade seguite dai centri di ricerca dei duegestori furono differenti, poiché i Bell Laboratoriesdell’ATT si concentrarono sullo sviluppo di sistemiche impiegassero il minor numero possibile dicomponenti elettrici subacquei e usarono cavi sotto-marini di tipo simile a quelli utilizzati per la tele-grafia. Il progetto si volle sviluppare attorno avalvole di cui si conosceva effettivamente la durata equindi si fece uso di componenti di tecnologia pre-bellica. Inoltre si scelse di non impiegare filtri dire-zionali. Con questa tecnologia nel 1950 fu posato unsistema fra Cuba e la Florida a 24 canali con treamplificatori.

Gli inglesi decisero invece di accettare un numeroragionevolmente elevato di componenti elettronici edi utilizzare valvole di tecnologia moderna, ritenute dibuona affidabilità e sottoposte ad esami accuratissimi.

Parallelamente allo sviluppo di queste nuove

tecniche di trasmissione telefonica la disponibilità di unnuovo isolante sintetico, il polietilene, consentì dimettere a punto una nuova generazione di cavi coassialisottomarini per trasmissioni analogiche transatlantichedalle prestazioni notevolmente superiori. I cavi eranocostituiti da conduttori in rame isolati in polietilene earmati con una struttura di fili di acciaio avvolti a elica.

Il 1956 segna una data storica per la telefoniasottomarina poiché in quell’anno avvenne la posa delprimo sistema transatlantico sottomarino il TAT-1,che rimase in servizio senza guasti elettrici fino al1979. Questo progetto fu condotto in comune fraATT e GPO suddividendo l’intera posa in due tratte:quella transatlantica da Oban (Scozia) a Clarenville(Terranova) per 1950 miglia nautiche fu realizzatadall’ATT, la parte restante tra Clarenville e SidneyMines (Nuova Scozia) per 270 miglia nautiche dalGPO. Il sistema TAT-1 nella parte progettatadall’ATT aveva una capacità di 36 circuiti a 4 kHzcon 164 kHz di frequenza massima. Il progettoinglese, che impiegava valvole più moderne di quelleutilizzate dall’ATT e che sottopose a controlli rigidis-simi i componenti elettronici utilizzati, operava suuna banda molto più larga e consentiva la trasmis-sione di 60 canali per verso (maggiori informazioni inproposito possono essere acquisite dal libro di LuigiBonavoglia “Le comunicazioni in Italia e il Museodella Sirti” [2]).

Nel corso degli anni, con lo sviluppo di cavi coas-siali a portante centrale, di ripetitori bidirezionali egrazie all’allungamento della vita e il miglioramentodell’affidabilità dei componenti elettronici, speciedopo l’introduzione dei dispositivi a semiconduttore,la capacità trasmissiva aumentò progressivamente finoai 4100 circuiti del cavo transatlantico TAT-7, entratoin servizio nel 1986.


L’INTRODUZIONE DELLE FIBRE OTTICHE DÀ UN FORTE IMPULSO ALL’IMPIEGO DEI CAVISOTTOMARINI

• La qualità, l’affidabilità e la durata nel tempo sono i principali requisiti deiportanti sottomarini. L’avvento delle fibre ottiche ha rivoluzionato questo settoreperché ha permesso di progettare sistemi numerici ad alta velocità di cifra a costiper circuito notevolmente inferiori alla precedente generazione di cavi coassiali:il passo di rigenerazione è, infatti, aumentato dai 4 km dei sistemi analogici sucavo coassiale agli oltre 100 km deisistemi ottici numerici.

• La velocità di trasmissione è passatanegli ultimi dieci anni da 280 Mbit/sa 20 Gbit/s per coppia di fibre, mal’impiego degli amplificatori ottici edei sistemi WDM potrà permettereulteriori notevoli miglioramenti euna riduzione dei costi. Nella figuraè mostrata l’evoluzione della capa-cità e del costo per circuito deisistemi sottomarini in funzionedell ’ introduzione di ogni nuovatecnologia.


Conseguentemente la frequenza di trasmissionepassò da 4 MHz a 25 MHz e il passo di rigenerazionesi ridusse progressivamente a distanze fino a 4 km.

Il cavo si basava su un conduttore composito,costituito da un portante centrale formato da fili diacciaio, adatto a resistere alla pressione idrostaticadei fondali oceanici, sul quale veniva fatto collassareun tubo di rame. Quest’ultimo assicurava la stabilitàmeccanica e la regolarità geometrica del conduttorenecessarie per ottenere una buona qualità ditrasmissione. Sul conduttore composito venivasuccessivamente estrusa una guaina isolante dipolietilene, il cui spessore garantiva da un lato lecaratteristiche trasmissive richieste e dall’altropermetteva di applicare la tensione di telealimenta-zione senza che si presentassero bassi isolamenti. Ilcontrollo della materia prima e del processo diestrusione erano spinti ai massimi livelli per evitare

impurità, formazione dibolle, e per garantire un’ot-tima aderenza all’interfacciacon il rame. Il conduttoreesterno consisteva in unnastro di alluminio che eraapplicato longitudinalmentecon una leggera sovrapposi-zione dei bordi, a sua voltaprotetto da una ulterioreguaina di polietilene. Suquesta struttura, detta dafondale, potevano essereapplicati diversi tipi di arma-tura: leggera, semplice odoppia, in funzione del gradodi protezione richiesto, a suavolta dipendente dallaprofondità della posa edall’intensità delle attivitàmarine (ad esempio dellapesca o del traffico navale)che potevano danneggiare ilcavo. Nella figura 2 sonomostrati alcuni tipi di cavo

coassiale, nella figura 3 è mostrato un ripetitoresommerso e nella figura 4 è rappresentato un conte-nitore per ripetitore impiegato negli anni Sessantadurante le operazioni di posa.

3. L’introduzione dei portanti ottici

A cavallo fra gli anni Settanta e Ottanta si è assi-stito all’ultima fase di sviluppo dei sistemi sottomarinianalogici su cavo coassiale. Nel momento in cui isistemi numerici su portante ottico cominciavano adaffacciarsi sul mercato per i primi programmi speri-mentali (1978), la rete sottomarina coassiale era costi-tuita da circa 350mila km di cavo, installati nellamaggior parte dei mari del globo terrestre, per untotale di circa 300 milioni di km · circuito.

Questa rete si è conquistata nel corso degli anniuna solida reputazione di qualità, affidabilità e duratanel tempo. Su questi parametri può essere effettuatoun confronto con il nuovo portante ottico che, d’altraparte, consente di superare i limiti della tecnologia


Figura 2 Cavi coassiali sottomarini.

Figura 3 Ripetitore sommerso.

Figura 4 Posa di un contenitore a siluro per ripetitori(1960-1970).


coassiale, riassumibili nei seguenti aspetti:• l’impiego di frequenze di trasmissione sempre più

elevate comporta l’incremento dell’attenuazionedel segnale;

• le perdite possono essere parzialmente compen-sate solo aumentando il diametro del cavo che,peraltro, per motivi di flessibilità e di maneggiabi-lità non può crescere in modo indefinito (il valoredi 43 mm è un limite pratico di questa tecnologia);

• la riduzione del passo di rigenerazione comportal’aumento del numero di componenti elettroniciche da un canto comporta un aggravio economiconon trascurabile e, ancor peggio, riduce l’affidabi-lità del sistema.La fibra ottica ha caratteristiche intrinseche di

larghezza di banda estremamente elevata, attenua-zione molto ridotta e peso e ingombro molto inferioririspetto al portante in rame. La possibilità di intro-durre in rete le tecnologie numeriche con la prospet-tiva di ottenere una elevata riduzione dei costi percircuito ha fatto ritenere la fibra ottica il portanteideale per la nuova generazione di cavi sottomarini.

Mentre i collegamenti coassiali sottomarini hannopotuto beneficiare dell’esperienza acquisita nel corsodegli anni con quelli terrestri, i collegamenti otticisottomarini hanno cominciato ad essere impiegati inrete quasi contemporaneamente a quelli terrestri. Èstato perciò necessario finanziare importantiprogrammi di sviluppo per verificare la rispondenzadei cavi ottici ai parametri di qualità e di affidabilitàposti a base del progetto dei sistemi sottomarini.

Se si pensa che il primo cavo ottico sottomarinosperimentale fu posato fra l’Inghilterra e l’Isola diWight nel 1984 e che già dal 1988 il sistema transa-tlantico TAT-8 era in servizio con la capacità di 7680canali telefonici, si ha un’idea della rapidissima evolu-zione dei sistemi ottici sottomarini dalla fase speri-mentale a quella applicativa.

I cavi ottici sottomarini posati nel corso dell’ultimodecennio ammontano a circa 500mila km e la capacitàdi trasporto su una singola coppia di fibre è gradual-mente passata da 140 Mbit/s a 10 Gbit/s di oggi. Grazieai sistemi di trasmissione a multiplazione di lunghezzad’onda WDM (Wavelength Division Multiplexing) oggi si èin grado di trasportare fino a 10 Gbit/s (4x2,5 Gbit/s) ein prospettiva 20 o 40 Gbit/s per coppia di fibre.

Le caratteristiche costruttive dei cavi sottomariniper telecomunicazioni con portante ottico hannosubìto dalla loro comparsa ad oggi una notevole evolu-zione: i primi tipi di cavo ottico sottomarino della finedegli anni Ottanta erano caratterizzati da una strutturainterna, detta nucleo ottico, molto protetta e pesante.Le fibre, normalmente inserite in maniera lasca(“loose”) all’interno di una struttura scanalata a profiloelicoidale, erano immerse in opportune sostanzetamponanti ed erano protette da più rivestimentimetallici in rame e acciaio in modo da garantire latenuta idraulica e la resistenza meccanica necessariealle operazioni di posa e di salpamento del cavo.

Il cavo ottico impiegato in quegli anni, nonostantefosse più piccolo e leggero (specialmente a pari capa-cità) rispetto alle precedente generazione di cavi coas-siali, era decisamente pesante e di dimensioniragguardevoli ed era impiegato in tutte le condizioni

di posa. Nel corso dell’ultimo decennio la tecnologiadei cavi ottici si è evoluta notevolmente, segmentan-dosi per tipologie di impiego e di mercato.

Oggi sono impiegati diversi tipi di cavo sottomarinoche si differenziano tra loro per le varie caratteristichetrasmissive legate ai diversi tipi di fibra impiegata, lediverse potenzialità (connesse al massimo numero difibre inseribili nel cavo), la tipologia di nucleo ottico (ditipo loose o di tipo tight a seconda che le fibre sianolibere o no di muoversi all’interno della struttura) e lecaratteristiche meccaniche (in funzione del tipo difondale, della profondità dell’acqua e delle tecniche diposa prescelte). La scelta del tipo di cavo è quindieffettuata caso per caso in funzione dei risultati dell’a-nalisi del tracciato di posa (survey) e delle esigenze delgestore, in modo da ottimizzare le scelte in termini dicosti, di tempi di realizzazione dell’impianto ed affida-bilità dello stesso nel tempo.

4. I cavi ottici sottomarini

4.1 Generalità

Un cavo ottico sottomarino è una struttura ingrado di proteggere le fibre ottiche in esso contenute(di per sé meccanicamente fragili e sensibili a diversifattori dell’ambiente esterno) in tutte le condizionilegate prima alla movimentazione e alla posa, esuccessivamente all’esercizio nel corso della vita utiledell’impianto, generalmente ipotizzata in 25 anni.

4.2 Le protezioni delle fibre e dei cavi nell’ambiente sottomarino

Come si è osservato in precedenza, il cavo otticosottomarino deve assolvere la funzione di protezionedelle fibre; questa difesa dev’essere tanto maggiorequanto più il cavo corre il rischio di danneggiamenti,che possono essere di natura chimica o meccanica.

I primi sono dovuti agli agenti chimici contenutiin sostanze presenti nell’acqua o che sono generatidagli stessi componenti del cavo per effetto dellacorrosione, quali l’idrogeno molecolare e l’acido solfi-drico. Per evitare questi effetti i cavi sottomarini sonodotati di un rivestimento metallico - costituito ingenere da un tubo di rame - e di filati polipropileniciricoperti da bitume che hanno lo scopo da un lato diimpedire l’ingresso nel nucleo ottico di sostanzenocive alle fibre e dall’altro di fermare, o comunquedi rallentare, il processo di corrosione dei materialiche a sua volta comporterebbe l’emissione di idro-geno, dannoso alla vita della fibra ottica. Per questomotivo nei cavi sottomarini sono presenti sostanze ingrado di assorbire l'idrogeno molecolare prima chequesto possa venire a contatto con le fibre.

La barriera in rame ha inoltre l’obiettivo di proteg-gere le fibre dalle emissioni radioattive sui fondalimarini - in genere raggi gamma - che possono determi-nare peggioramenti della qualità trasmissiva delle fibre.

Per quanto riguarda le cause di danneggiamentomeccanico del cavo da parte di entità esterne, essesono prevalentemente attribuibili alle ancore delle navie alle attrezzature di pesca che prevedono l’aratura del



fondo, la cosiddetta “pesca a strascico”. Questi incon-venienti si verificano soprattutto in fondali profondimeno di 1000 metri dove è quindi indispensabileproteggere i cavi dal punto di vista meccanico.

Sono previste due modalità di protezione mecca-nica dei cavi: la prima intrinseca con armature e l’altraestrinseca con protezioni esterne. Nel primo caso ilcavo è prodotto con differenti livelli di armatura,costituiti da uno o più strati di fili d’acciaio di dimen-sioni e tipologia diversi tanto più consistenti quantomaggiore è il pericolo di danneggiamento. Nelsecondo caso il cavo è ulteriormente protetto duranteo dopo la posa per mezzo di conchiglie in acciaio omaterassi in cemento oppure, e questa è la tecnicaoggi più diffusa, mediante il suo interro a profonditàdell'ordine del metro sotto il fondale del mare. Laprofondità d’interro è in funzione del tipo di mate-riale di cui il fondale marino è composto e del gradodi rischio che corre il cavo su ogni particolare fondale.

4.3 Struttura tipica di un cavo ottico sottomarino

4.3.1 Generalità

Da quanto è stato indicato nei paragrafi precedentiemerge l’esigenza che, nel corso della progettazione diun cavo ottico sottomarino, deve essere tenuto

presente l’obiettivo di realizzare una struttura in gradodi proteggere le fibre ottiche per l’intero periodo diservizio del cavo, nonché durante le operazioni diposa, di interramento e di riparazione. Una funzionesecondaria da tenere presente nella progettazioneriguarda gli elementi metallici del cavo: essi devonoessere utilizzati sia per telealimentare i ripetitori,quando presenti, sia per iniettare una bassa correnteper la supervisione continua dello stato dei cavi.

Qui di seguito è descritto un cavo ottico sottoma-rino tradizionale, il 21,5 mm; attraverso questa descri-zione si è inteso riportare i concetti fondamentali rela-tivi al dimensionamento dei portanti sottomarini.

4.3.2 Nucleo ottico

Nel cavo da 21,5 mm, sono disposte al più seicoppie di fibre nelle cavità (cave) di un nucleo scana-lato, estruso attorno ad un filo di acciaio.

Le fibre sono caratterizzate da una elevata resi-stenza alla trazione e sono realizzate in modo damantenere questa qualità per un lungo periodo ditempo. Esse sono inoltre differenziate mediante unacolorazione del rivestimento primario, in modo dapoter connettere correttamente due pezzature succes-sive di cavo sia in fase di installazione sia di ripara-zione. Le fibre impiegate nei cavi sottomarini sono


LE TAPPE TECNOLOGICHE NEI SISTEMI SOTTOMARINI

1843 La scoperta della guttaperca, materiale isolante di origine vegetale, permettedi isolare in modo affidabile i conduttori di rame;

1854 È avviata la posa di un cavo La Spezia-Corsica-Sardegna facente parte di uncollegamento Francia-Algeria;

1857 È posato un cavo tra Cagliari, Malta e Corfù, che ha breve vita;1859 I Borboni posano il primo cavo telegrafico in Italia fra Otranto e Valona. Nel

1864 il Governo italiano ne decide il ripristino, e rimarrà in funzione per tuttoil resto del secolo;

1866 Entra in servizio il primo cavo telegrafico transatlantico fra l’Inghilterra e gli USA;1932 Sulla tratta Roma-Olbia è sperimentato il primo sistema telefonico con amplifi-

catori nelle stazioni terminali: il cavo, di 270 km, stabilisce in quell’anno ilrecord mondiale di lunghezza;

1943 Entra in servizio il primo sistema telefonico amplificato tra l’Inghilterra el’Isola di Man (in acque relativamente basse);

1950 La disponibilità industriale del polietilene, isolante sintetico, apre una nuovafrontiera ai fabbricanti di cavi;

1950 L’ATT posa un cavo tra Cuba e la Florida con 3 amplificatori alla profonditàmassima di 1800 m con capacità di 24 circuiti telefonici;

1956 Entra in servizio il primo cavo transatlantico, il TAT-1, della capacità di 36 cir-cuiti, che rimarrà in servizio fino al 1979;

1966 Charles K. Kao e George A. Hockham, ricercatori dell’ITT, teorizzano l’im-piego di vetri di alta purezza per trasmettere segnali ottici: questa intuizioneporta alla nascita dell’impiego delle fibre ottiche nelle telecomunicazioni;

1984 Il primo cavo ottico sottomarino è posato fra l’Inghilterra e l’Isola di Wight;1988 Entra in servizio il sistema transatlantico ottico TAT-8, della capacità di

7680 circuiti;1993 Si sperimentano i primi amplificatori ottici a fibra drogata con erbio;1995 Entrano in servizio i primi sistemi commerciali amplificati otticamente, il TAT-13

a 2,5 Gbit/s e il TPC-5 a 5,3 Gbit/s.


prodotte in pezzature molto lunghe, dell'ordine dei 25-30 km, in modo da minimizzare il numero di giunzionipresenti all'interno della singola pezzatura di cavo.

Le fibre sono deposte all’interno delle cave delnucleo scanalato con una extralunghezza (slack) inmodo da garantire che su di esse non si provochialcuna deformazione sino a quando l’allungamentodel cavo non superi la maggiore lunghezza di fibradisponibile. Anche nelle condizioni più avverse, qualiquelle che si presentano durante il recupero del cavo(ad esempio nel corso di una riparazione), i parametridel cavo sono dimensionati in modo da evitare che lesollecitazioni applicate alle fibre superino il 50 percento del valore di prova di sovraccarico (screen test)della fibra stessa. Nel diagramma di figura 5 èmostrato come la fibra, grazie alla propria extralun-ghezza, possa muoversi all’interno della cava delnucleo scanalato in funzione del tiro applicato al cavo,fino ad adagiarsi sul fondo della cava per un tirocosiddetto “Cancelling Slack”.

Le cave del nucleo scanalato sono riempite con uncomposto tamponante non igroscopico che ha lafunzione di isolare le fibre dall’ambiente circostante edi limitare l’ingresso dell’acqua in caso di rottura delcavo. Il nucleo ottico è successivamente coperto connastri poliestere avvolti a elica. Infine è estrusa unaguaina in polietilene allo scopo di sigillare radialmenteil tutto. Questa struttura è detta nucleo ottico. Il nucleoottico è prodotto industrialmente in tratte di lunghezzadai 50 ai 100 km, collegate tra loro mediante “giunti adiametro” (ricostruzione del nucleo tramite giunzionediretta dei singoli componenti), in modo da raggiun-gere la lunghezza di pezzatura richiesta.

4.3.3 Nucleo composito e cavo protetto per posa profonda

Il nucleo ottico è successivamente protetto da duestrati di fili d’acciaio (corona) molto resistenti. Unnastro in rame, avvolto intorno alla corona e saldato

longitudinalmente, completa questa struttura, chia-mata nucleo composito.

L’impermeabilità all’acqua in senso longitudinaleè ottenuta per mezzo di materiali igroespandenti che,nel caso vengano a contatto con acqua penetrata acausa del danneggiamento delle protezioni esterne,aumentano di volume opponendosi così all’infiltra-zione dell’acqua e limitando il tratto di cavo da sosti-tuire. Il nucleo composito è quindi isolato con unaguaina di polietilene che permette al cavo di resistereall’abrasione causata dallo sfregamento sui fondalimarini. Questa struttura, utilizzata per la posa in altomare, costituisce il cosiddetto cavo leggero LW (LightWeight) o cavo da fondo.

È possibile aggiungere un nastro in alluminiosulla superficie esterna della struttura del cavo LWper realizzare una schermatura elettrica e una prote-zione nei confronti dell’attacco da parte di pesci.Uno strato di polietilene ad alta densità completa lastruttura del cosiddetto cavo protetto da fondo LWP(Light Weight Protected).

4.3.4 Cavi armati

Il cavo armato è realizzato partendo dalla strut-tura del cavo da fondo (LW) ed aggiungendo una opiù protezioni meccaniche esterne (armature),diverse a seconda della profondità di posa e dellecondizioni e della natura del fondale marino. Leprotezioni naturalmente, per motivi di praticità diinstallazione e di economicità, devono essere impie-gate solo nei casi in cui esse siano necessarie. Ingenere, minore è la profondità di posa e maggiorisono i rischi di danneggiamento da fattori esterni;devono quindi essere impiegate armature di maggiorconsistenza man mano che il cavo dal fondalemarino si avvicina all’approdo. I principali tipi dicavo armato possono essere così suddivisi:a) Cavo armato leggero

Il cavo armato leggero LWA (Light WeightArmoured) è realizzato disponendo uno strato di filid’acciaio zincato ad alta resistenza sulla superficieesterna della struttura del cavo da fondo. Questostrato è coperto con filati di polipropilene impre-gnati con un composto bituminoso. Il cavo èprogettato per essere utilizzato fino a 2000 m diprofondità ma è generalmente impiegato tra 900 e1500 m e nelle tratte interrate prossime all’ap-prodo.

b) Cavo con armatura singolaIl cavo con armatura singola SA (Single Armoured)è realizzato disponendo uno strato di fili d’acciaiozincato ad alta resistenza (di diametro superiore alprecedente) sulla superficie esterna della strutturadel cavo da fondo. Questo strato è coperto confilati di polipropilene impregnati con un compostobituminoso. Il cavo è progettato per essere utiliz-zato fino a 1500 m di profondità, ma è general-mente impiegato tra 100 e 900 m.

c) Cavo con armatura doppiaIl cavo con armatura doppia DA (Double Armoured)è realizzato aggiungendo al cavo con armaturasingola uno strato di fili di acciaio dolce zincatocon un passo normale; questo strato è ricoperto


Figura 5 Posizione della fibra all’interno della cava infunzione del tiro.



Legenda

a) Nucleo otticob) Nucleo compositoc) Cavo da fondo (LW)d) Cavo da fondo protetto (LWP)e) Cavo armato leggero (LWA)f) Cavo con armatura singola (SA)g) Cavo con doppia armatura (DA)h) Cavo per fondali rocciosi (RA)

a

b

c

d

LE STRUTTUREDI CAVO



LA STRUTTURA DEI CAVISOTTOMARINI È PROGETTATAA PARTIRE DA UN NUCLEOOTTICO (FIGURA A) CHE ÈCOMPOSTO DA UN PORTANTESCANALATO CHE CONTIENELE FIBRE OTTICHE, FASCIATODA UNA GUAINA DI POLIETI-LENE.

AL DI SOPRA DI QUESTONUCLEO UN’ARMATURA DIFILI DI ACCIAIO RICOPERTADA UNA GUAINA DI RAMECOSTITUISCE IL NUCLEOCOMPOSITO (FIGURA B).

IN FUNZIONE DEI MODI DIIMPIEGO DEL CAVO LEGATIALLA PROFONDITA DI POSA,ALLE CARATTERISTICHE DEIFONDALI, ALLE CORRENTISOTTOMARINE E ALLAPRESENZA DI ATTIVITÀ DIPESCA CHE POSSONO DAN-NEGGIARE IL CAVO, ALNUCLEO COMPOSITO SONOAGGIUNTI DIVERSI TIPI DIPROTEZIONI.

SI DISTINGUONO QUINDI LESEGUENTI TIPOLOGIE DI CAVO:

• CAVO DA FONDO, NELLEVERSIONI NORMALE LW(FIGURA C) E PROTETTODALL’ATTACCO DEI PESCILWP (FIGURA D) PER POSEA PROFONDITA SUPERIORI A1500 METRI;

• CAVO ARMATO LEGGEROLWA (FIGURA E) PERPOSE FRA 900 E 1500METRI;

• CAVO CON ARMATURASINGOLA SA (FIGURA F)PER POSE FRA 100 E900 METRI;

• CAVO CON ARMATURADOPPIA DA (FIGURA G)PER POSE FINO A 100METRI;

• CAVO PER FONDALIROCCIOSI RA (FIGURA H)PER POSE FINO A 500METRI.

e

f

g

h


con filati di polipropilene impregnati con uncomposto bituminoso. Il cavo è progettato peressere utilizzato fino a 500 m di profondità, ma ègeneralmente impiegato fino a 100 m.

d) Cavo per fondali rocciosiIl cavo a doppia armatura per fondali rocciosi RA(Rock Armoured) presenta la stessa costituzione delcavo con armatura doppia, eccezion fatta per ilpasso dello strato più esterno che è minore (i filidella seconda armatura hanno una maggiore incli-nazione) in modo da assicurare un adattamentoadeguato a ogni tipo di fondale marino roccioso enon uniforme. Il cavo è progettato per essereutilizzato fino a 500 m di profondità, ma è general-mente impiegato fino a 100 m.Gli schemi dei cavi descritti sono mostrati nel

riquadro “Le strutture di cavo”.

4.4 Caratteristiche peculiari dei cavi in funzione del tipodi impianto

Gli impianti sottomarini possono essere divisi indue classi, a seconda che siano usati o meno ripetitorisommersi. I cavi impiegati nei due tipi di impiantidevono quindi presentare caratteristiche diverse sia peri tipi di fibre impiegate, sia per la struttura meccanicautilizzata. Nelle tabelle 1 e 2 sono riportate alcunecaratteristiche significative relative ai cavi impiegatinelle due diverse tipologie di impianto, mentre lafigura 6 mette a confronto i due tipi di cavo.

4.4.1 Cavi per sistemi con ripetitori

La Raccomandazione ITU-T G. 972 riporta laseguente definizione dei cavi sottomarini con ripetitori:

“Cavo ottico sottomarino alimentato elettricamente,progettato per applicazioni con ripetitori, utilizzabile inacque sia basse sia profonde, provato in modo estensivo perdimostrare la sua capacità ad essere installato e riparatosul posto, anche nelle peggiori condizioni meteorologiche,senza subire alcun degrado delle prestazioni ottiche, mecca-niche ed elettriche, né dell’affidabilità”.

La necessità di effettuare per questo tipo diimpianto collegamenti molto lunghi, anche transo-

ceanici, richiede una struttura di cavo sufficiente-mente robusta e in grado di sopportare la pressionedell’acqua e il tiro necessario alla posa e al risalpa-mento del cavo con ripetitori immersi fino allaprofondità di 7000 m.

I cavi per sistemi con ripetitori devono inoltrepermettere di alimentare i ripetitori sommersi.Si impiega per tale scopo come elemento conduttorela guaina di rame del nucleo composito che ha unasezione adeguata e un isolamento sufficienti a soppor-

tare l’elevata tensionedi alimentazione.Il nucleo ottico deveaccogliere poche fibre(oggi i ripetitorisommersi riescono adaccettare al loroingresso al più quattrocoppie di fibre) chehanno caratteristicheopportune in funzionedel tipo di tecnicatrasmissiva adottata.I vecchi sistemi rigene-rati impiegavano ingenere fibre standardcon profilo di indice dirifrazione a gradino(step index), rispondentialla RaccomandazioneITU-T G.652, poiché

questo tipo di fibra consente di minimizzare gli effettidell’attenuazione. Gli attuali sistemi amplificatiimpiegano invece fibre a dispersione spostata DS(Dispersion Shifted) rispondenti alla RaccomandazioneITU-T G.653, che consentono di minimizzare gliaspetti dispersivi. È in corso di standardizzazione unafibra detta a dispersione non nulla NZD (Non ZeroDispersion) per l'impiego con i sistemi in tecnica adivisione di lunghezza d'onda WDM (Wavelength Divi-sion Multiplexing).

Le caratteristiche delle fibre sono descritte nell’ar-ticolo “Evoluzione delle tecnologie ottiche di trasmis-sione per i sistemi sottomarini” [3].


Tabella 1 Cavi per sistemi con ripetitori.

Numero massimo di fibre

Diametro complessivo

Peso in aria

Peso in acqua

Carico di rottura

Carico massimo di operazione

No.

mm

kg/m

kg/m

kg · 103

kg · 103

LW

12

21,5

0,79

0,42

10

8

LWA

12

36,7

3,0

1,9

37

26

SA

12

38,5

3,5

2,4

44

35

DA

12

57,7

9,7

7,0

70

58

RA

12

55,5

9,3

6,8

48

35

Legenda:LW = Light Weight (Cavo leggero o da fondo)LWA = Light Weight Armoured (Cavo leggero armato)

SA = Single Armoured (Cavo ad armatura singola)DA = Double Armoured (Cavo a doppia armatura)RA = Rock Armoured (Cavo per fondali rocciosi)

Tabella 2 Cavi per sistemi senza ripetitori.

Numero tipico di fibre

Diametro complessivo

Peso in aria

Peso in acqua

Carico di rottura

Carico massimo di operazione

No.

mm

kg/m

kg/m

kg · 103

kg · 103

SA

30

25,4

1,4

1,0

18

10

DA

30

36,4

3,4

2,5

26

15

Legenda:SA = Single Armoured (Cavo ad armatura singola)DA = Double Armoured (Cavo a doppia armatura)


4.4.2 Cavi per sistemi senza ripetitori

La Raccomandazione ITU-T G.972 riporta laseguente definizione dei cavi sottomarini senza ripe-titori:

“Cavo ottico sottomarino progettato per applicazionisenza ripetitori, utilizzabile in acque sia basse siaprofonde, provato in modo estensivo per dimostrare la suacapacità ad essere installato e riparato sul posto, anchenelle peggiori condizioni meteorologiche, senza subire alcundegrado delle prestazioni ottiche, meccaniche ed elettriche, nédell’affidabilità”.

Come si può notare dalla tabella 2, cavi del tipoLW, LWA e RA non sono previsti per questo tipo diimpiego in quanto i portanti di sistemi non rigeneratisono generalmente posati in acque poco profonde conla tecnica dell’interro e, non richiedendo apparatisommersi telealimentati, possono essere meccanica-mente meno robusti dei precedenti, con elementiconduttivi e isolanti meno consistenti e conseguente-mente di costo più contenuto.

I cavi per sistemi non ripetuti hanno una potenzia-lità (numero massimo di fibre) maggiore rispetto aicavi per sistemi con ripetitori, con modularitàcompresa tra le 18 e le 36 fibre a seconda delleesigenze di traffico.

Le fibre impiegate sono normalmente ottimizzate


Figura 6 Cavi per sistemi con e senza ripetitori.

LA NORMATIVA INTERNAZIONALE DI RIFERIMENTO

• Le caratteristiche dei sistemi sottomarini sono standardizzate nell’ambito delQuesito 18 del Gruppo di Studio (SG) 15 dell’ITU-T, mentre il Quesito 15 dellostesso Gruppo di Studio definisce le caratteristiche trasmissive delle fibre ottiche.Lo scopo precipuo del Gruppo di Studio è quello di normalizzare e mantenereaggiornate le Raccomandazioni relative alle prestazioni, nelle quali si fa la sintesitra le esigenze dei diversi gestori di servizi di telecomunicazioni e l’evolversi dellepossibilità tecniche e tecnologiche messe in luce dai centri studi e dall’industriamanifatturiera del settore. Sono di seguito elencate le principali Raccomandazionivigenti, impiegate per la definizione dei sistemi sottomarini:

Quesito 15/15 Caratteristiche dei sistemi in fibra ottica

Racc. G.652 Caratteristiche delle fibre monomodali.Racc. G.653 Caratteristiche delle fibre monomodali a dispersione spostata.Racc. G.655 (bozza) Caratteristiche delle fibre a dispersione non nulla (NZD).

Quesito 18/15 Caratteristiche dei sistemi ottici sottomarini in cavo

Racc. G.971 Aspetti generali dei sistemi ottici sottomarini in cavo.Racc. G.972 Definizione dei termini connessi ai sistemi ottici sottomarini in cavo.Racc. G.973 Caratteristiche dei sistemi ottici sottomarini non rigenerati.Racc. G.974 Caratteristiche dei sistemi ottici sottomarini rigenerati.Racc. G.975 Correzione di errore per i sistemi ottici sottomarini in cavo.Racc. G.976 Metodi di misura applicabili ai sistemi sottomarini in cavo.Racc. G.oass (allo studio) Caratteristiche dei sistemi sottomarini in cavo amplificati

otticamente.

• Considerato l’elevato livello di condivisione dei sistemi sottomarini fra diversigestori internazionali, la disponibilità di standard di riferimento costantementeaggiornati in un settore a così veloce evoluzione tecnologica costituisce la condi-zione essenziale per l’armonico sviluppo della rete di telecomunicazioni globale.


in attenuazione, onde permettere la massima distanzatra le stazioni terminali a parità di dinamica disponi-bile sugli apparati trasmissivi.

5. Gli accessori per gli impianti ottici sottomarini

Gli accessori per cavi ottici sottomarini formanoun sistema di componenti che permette di collegaretra loro le pezzature di cavo o di connettere al cavole apparecchiature di trasmissione, siano esse appa-rati di centrale o apparati sommersi. Qui di seguito èriportata una breve descrizione dei principali acces-sori del cavo necessari alla corretta messa in serviziodi un impianto sottomarino.

5.1 Giunto sottomarino

Il giunto sottomarino è un elemento meccanico diraccordo tra due pezzature di cavo ed ha caratteri-stiche meccaniche e trasmissive compatibili conquelle del cavo stesso, in modo da garantire l’omoge-neità dell’impianto. Questo componente può esseremontato sia durante la produzione del cavo sia nelcorso dell’installazione per connettere tra loro piùsegmenti del portante; è inoltre impiegato per ripa-rare i guasti che si verificano nel corso dell’esercizio.

Il giunto sottomarino è costituito da una strutturacilindrica in acciaio con un rivestimento in polieti-lene che ha la funzione di proteggere meccanica-mente le fibre giuntate ed assicurare la continuitàmeccanica delle protezioni e la continuità elettricadei conduttori del cavo. Esso deve resistere alla pres-sione che si riscontra alla profondità di posa ed essereimpermeabile all’acqua.

La continuità ottica del portante è ottenuta tramitela giunzione per fusione di ogni fibra. I tratti di fibra ineccesso richiesti per questa operazione sono avvolti in

schede di giunzione (orga-niser), che garantiscono laprotezione meccanica dellegiunzioni e il rispetto delraggio minimo di curvaturanecessari a conservare leprestazioni della fibra neltempo. La continuità meccanica èottenuta ancorando i fili d’ac-ciaio del conduttore compo-sito, l’elemento centrale e loschermo in rame (descritti nelprecedente § 4.3.3), tramiteopportuni morsetti. La giun-zione metallica tra i conduttoridi ogni cavo connessopermette inoltre di mantenerela continuità elettrica. Per icavi armati, la continuitàmeccanica è garantita anco-rando (oltre al composito) ognifilo dell’armatura. L’imper-meabilità all’acqua è assicuratarivestendo il corpo centrale inacciaio con uno strato di polie-tilene. In figura 7 è riportatouno schema tipico di un giuntosottomarino.

5.2 Giunto terra-mare

Il giunto terra-mare (chiamato anche giunto dispiaggia) è un particolare tipo di giunto impiegato inprossimità degli approdi (figura 8) e permette dicollegare il cavo sottomarino alla tratta terminale dicavo terrestre tra l’approdo e la stazione terminalenella quale sono installate le apparecchiature ditrasmissione.

Il giunto terra-mare soddisfa agli stessi requisitidel giunto sottomarino anche se la pressionedell’acqua e gli sforzi meccanici richiesti sono sensi-bilmente inferiori in quanto il giunto di spiaggia ènormalmente installato in un pozzetto o in una came-


Figura 7 Giunto sottomarino.

Figura 8 Giunto terra-mare.


retta in prossimità del mare e spesso è immersonell’acqua.

5.3 Giunto di derivazione passivo

Questo componente di impianto detto PBU(Passive Branching Unit), è un particolare giunto sotto-marino in grado di connettere tra loro tre cavi

(anziché due) permettendo una qualsiasi configura-zione ottica o elettrica tra i cavi stessi. Esso è utiliz-zato per effettuare derivazioni di collegamenti otticisottomarini verso approdi intermedi.

Questo elemento è di notevole importanza nellaprogettazione di rete in quanto esso assicura la fles-sibilità nel dimensionamento di una rete sottoma-rina. La possibilità di disporre di un diverso instrada-mento delle fibre permette di realizzare rami secon-dari in un collegamentosottomarino e quindi di avereun reindirizzamento del traf-fico e di ottenere un’affidabi-lità intrinseca superiore delcollegamento.

La PBU possiede inoltrescambi elettrici interni ingrado di cortocircuitare uno opiù rami che escono daquesto elemento mediantel’invio di un comando elet-trico da terra; questa funzio-nalità permette di riconfigu-rare elettricamente la PBU incaso di guasto e agevolad’altra parte le funzioni dimonitoraggio elettrico deicavi, necessarie per la sorve-glianza e la manutenzione di un impianto sottoma-rino. In figura 9 sono mostrati gli schemi ottico edelettrico di una PBU.

5.4 Accoppiatore

L’accoppiatore (coupler) è un dispositivo di anco-raggio meccanico tra il cavo e le apparecchiatureattive sommerse (ripetitori, giunti di derivazioneattivi), in grado di conferire al sistema costituito dalcavo e dall’apparato sommerso caratteristiche mecca-niche analoghe a quelle del cavo stesso.

In figura 10 è riportato nellesue linee essenziali lo schemadi un accoppiatore cavo-ripeti-tore. Le parti fondamentaliche compongono un accoppia-tore sono le seguenti:a) ancoraggio al ripetitore esnodo meccanico: si tratta di ungiunto cardanico che siraccorda da un lato alla cassaesterna del ripetitore (o dellabranching unit), dall’altra aglielementi di tenuta meccanicadel cavo. Questa struttura ènormalmente realizzata inacciaio inossidabile e ha lafunzione di svincolare il cavodal contenitore dell’apparato,in modo che le sollecitazionemeccaniche indotte sull’unonon siano trasmesse all’altro;b) cassa di giunzione : è ungiunto sottomarino inseritonella struttura dell’accoppia-tore. Possiede di conseguenza

tutte le caratteristiche dei giunti sottomarinidescritte al precedente § 5.1 con l’unica differenzache le fibre del cavo sono giuntate con i codini difibra (pig-tail) uscenti dall’apparato attivo;

c) elementi flessibili di raccordo tra accoppiatore e cavo:sono elementi le cui funzioni si attuano nel corsodella posa; si tratta infatti di coni di gomma solida-li con l’accoppiatore, in grado di distribuire ledeformazioni con gradualità sull’intera struttura

nel passaggio del ripetitore sulla puleggia di posadelle navi posacavi (figura 11).Per ogni cavo connesso all’apparecchiatura attiva


Figura 9 Schema ottico ed elettrico di una Passive Branching Unit.

Figura 10 Schema di accoppiatore tra un cavo e un ripetitore.


deve essere predisposto un accoppiatore: questi accop-piatori sono quindi due per i ripetitori, e tre per lebranching unit attive (figura 12).

6. Parte terrestre di un collegamento sottomarino

6.1 Cavi terrestri

Ogni sistema sottomarino è terminato con code dicavo terrestre che permettono di collegare la trattasottomarina alla centrale terminale. È prassi fare in

modo che letratte terrestrisiano le piùbrevi possibile(e quindi che lacentrale termi-nale sia moltoprossima alpunto di appro-do) anzitutto inquanto la trattas o t t o m a r i n aassorbe quasitotalmente ladinamica degliapparati; insecondo luogoperché le trattein cavo terre-stre sono perloro naturamaggiormentevulnerabili erischiano diridurre sensibil-

mente l’affidabilità attesa per il collegamento sotto-marino.

I cavi ottici che sono utilizzati nella tratta terrestretra gli apparati di centrale e il giunto terra-mare sono

diversi a seconda che si tratti di sistemi con ripetitorio senza. Nel primo caso si utilizza per la coda terrestrelo stesso cavo sottomarino, nella versione LWP seposto in tubazione o in versione LWA se direttamenteinterrato: l’uso del cavo sottomarino anche sulle tratteterrestri consente infatti di garantire le stesse caratte-ristiche elettriche di resistenza e di isolamento sull’in-tero collegamento sottomarino e terrestre.

Nel caso invece di assenza di ripetitori la scelta deltipo di cavo dipende dalla lunghezza del tracciato: pertratte inferiori a 1 km si impiegano ancora cavi sotto-marini di tipo LWP o LWA in quanto in questo casol’uso di una diversa tipologia di cavo risulta pococonveniente per la gestione delle scorte, l’approvvi-gionamento e la movimentazione.

Per tratte superiori è adottato invece un cavo otticouguale a quelli impiegati nella rete terrestre, con l’ag-giunta al suo interno di alcuni conduttori in rame chegarantiscono la continuità elettrica con il cavo sottoma-rino per consentire le funzioni di monitoraggio delsistema in corrente continua dalla centrale.


I CAVI OTTICI LAGUNARI

Negli ultimi anni l’incremento degli impianti in fibra ottica e la necessità di collegare concavi ad alta potenzialità (con più di trenta fibre) località separate da bracci di acquepoco profonde (fiumi, laghi, lagune), evitando così lunghi percorsi terrestri, hannoportato allo sviluppo dei cavi ottici lagunari, che utilizzano lo stesso nucleo ottico deicavi per posa terrestre, protetto in modo da resistere all’ambiente subacqueo.

L’impiego in acque poco profonde comporta una probabilità di guasti maggiorerispetto al caso di posa in profondità sia per fenomeni ambientali, quali terremoti,smottamento dei fondali, correnti, sia per le attività umane (pesca, posa di altri cavi).

Oltre alle armature convenzionali (SA, DA, RA), possono perciò essere impiegateprotezioni esterne, quali conchiglie in ferro pressofuso saldamente ancorate al fondonel caso di fondali rocciosi, o il cavo può essere interrato a profondità di almeno unmetro nel caso di fondali soffici.

I cavi ottici lagunari (in inglese “marinized” per distinguerli da quelli “submarine”)sono studiati in ambito ITU-T dalla Commissione VI.

Figura 11 Operazione di posa di unripetitore.

Figura 12 Schema di giunto di derivazione attivo.


6.2 Sistema di terra a mare

Per sistema di “terra a mare” s’intende il circuitoelettrico di ritorno, realizzato via mare, per il sistemadi telealimentazione dei collegamenti sottomarini conripetitori.

Il circuito di telealimentazione, la cui correntefluisce attraverso le parti metalliche del cavo sottoma-rino alimentando in serie le apparecchiature attivesommerse, si richiude attraverso un cavo elettrico perbasse tensioni che collega il polo di ritorno del teleali-mentatore, ubicato nella centrale terminale, ad unsistema di elettrodi, costituito da tondini metallici(detti puntazze), installati in pozzetti posti in prossi-mità dell’approdo. Questo sistema di terra permette ilpassaggio della corrente di ritorno del circuito ditelealimentazione attraverso la isopotenziale terrestedi riferimento.

Un sistema di terra locale nella centrale terminaleassicura anche il corretto bilanciamento del sistema ditelealimentazione rispetto alla massa.

7. Conclusioni

In questo articolo sono state descritte le principalicaratteristiche dei cavi ottici sottomarini: come è statochiarito il cavo è progettato per assicurare la prote-zione delle fibre dalla pressione batimetrica che puòraggiungere il valore di 70 MPa, dalla propagazione

longitudinale dell’acqua, dall’aggressione degli agentichimici, dagli effetti della contaminazione dall’idro-geno e da danneggiamenti meccanici esterni durantel’intera vita operativa del sistema.

Il cavo deve inoltre garantire che le prestazionidelle fibre ottiche non si modifichino durante tutte lefasi di installazione (posa, interramento, ricopertura)e, ancor più, in quelle di esercizio.

Nell'ultimo decennio la disponibilità del portanteottico, con le sue caratteristiche di elevata larghezzadi banda e ridottissima attenuazione, ha portato allosviluppo di una vasta rete a livello mondiale la cuiimportanza è stata ulteriormente accresciuta dallamessa a punto degli amplificatori ottici e dallosviluppo delle tecniche di trasmissione a divisione dilunghezza d’onda. È stato così possibile superare unadelle maggiori limitazioni presenti in questi impiantiche risiedeva nella presenza di rigeneratori sommersiprogettati per una data velocità di cifra. È ora possi-bile pensare ad elaborazioni del segnale direttamentea livello ottico, entro ampi limiti trasparenti allafrequenza di cifra che renderanno i sistemi incremen-tabili nel tempo in funzione della capacità di trasportorichiesta dagli utilizzatori. Sotto questo aspetto isistemi ottici divengono investimenti a “prova difuturo” e di conseguenza le prestazioni del cavo e lasua progettazione per garantirne il funzionamento neltempo rivestono una sempre crescente importanza.

Nella progettazione dei cavi ottici sottomarini siosserva in questi ultimi anni una tendenza verso


UNO SGUARDO AL

PASSATO E UN

MONITO PER IL

FUTURO

Più di un secolo fa, nel 1896,Emanuele Jona pubblicava, per i

tipi di U. Hoepli Editore, un testo(oggi lo chiameremmo un handbook)“Cavi telegrafici sottomarini”, checolmava una lacuna nella letteraturascientifica italiana. Infatti nonesisteva in Italia un trattato sull’in-dustria dei cavi sottomarini nel suocomplesso, dalla fabbricazione deicavi, alla posa, alla riparazione. Aquel tempo anche il panorama biblio-grafico internazionale era carente.

Il testo è ricco di informazioni efornisce molti chiarimenti tecnici

sui cavi e sui metodi di posa chemettono in luce una grande compe-tenza e conoscenza da parte dell’au-tore e una capacità non comune dichiarezza. Jona tuttavia è perdente

nelle previsioni dello sviluppo deltraffico, poiché è portato a privile-giare l’impiego di cavi sottomarinitelegrafici anziché telefonici. Infattinelle conclusioni prevede che “... laTelefonia oceanica è un problemaben grave: ed oltre alle grandidifficoltà tecniche, altre difficoltàd’indole pratica, quali il costo diun cavo adatto, la necessariaelevatezza delle tariffe, la diffe-renza di ore fra due città di longi-tudini lontane, che limiterebbe leore di traffico giornaliero, ecc. lorendono anche più serio. Però,senza pretendere di risolvere ilproblema della telefonia ocea-nica, un cavo che permettessesemplicemente una grande velo-cità di trasmissione telegrafica,sarebbe sempre utilissimo.Neanche in questo punto bisognaperò esagerare; un cavo chepermettesse il passaggio di 400parole al minuto, non equivar-rebbe certo a dieci cavi attuali di40 parole; poiché bisogna tenerconto dei perditempi in genere especialmente poi dei periodi incui il cavo è inutilizzabile in causa

di difetti e di riparazioni...”

L’Autore cita poi alcuni esempi diimpianti telefonici con tratte

sottomarine all’epoca già infunzione, il Buenos Aires-Montevideo(28 miglia sottomarine), il Londra-Parigi (23 miglia sottomarine) el’Heligoland-Cuxhaven di 78 km econclude: “...Vediamo però daquesti esempi che la telefoniasottomarina è ancora ai suoiprimi passi e che essa è attual-mente possibile solo a distanzeben piccole...”

Sono passati poco più di cent’annie già da più di cinquant’anni le

previsioni sono state superate. Oggigli stessi dubbi ci assalgono quandoci chiediamo se occorra portare lafibra ottica presso tutti gli utilizza-tori o se i clienti del futuro millennionon sapranno come impiegare bandetrasmissive così estese. Anche inquesti giorni le opinioni sono diversema...l’approfondimento di questoproblema farà parte di un nuovoarticolo del Notiziario TecnicoTelecom Italia.


un’ulteriore riduzione del peso e dell’ingombro conl’obiettivo di sfruttare appieno le potenzialità di unportante quale la fibra ottica di peso e di dimensioniestremamente contenute ma, allo stesso tempo,fragile e vulnerabile.

La continua ricerca di soluzioni innovative e l’im-piego di nuovi materiali leggeri e resistenti permettea parità di prestazioni meccaniche e di grado di prote-zione garantito alle fibre, una riduzione del diametrodei cavi quasi della metà con pesi ridotti a circa unterzo rispetto ai primi portanti ottici.

Per i sistemi senza ripetitori, la disponibilità indu-striale di pezzature di cavo di diametro ridotto e dilunghezza di circa 200 km trasportabili in container,consentirebbe di impiegare navi posacavi rese dispo-nibili nelle zone di posa; questo aspetto, unito allapossibilità di rinforzare il cavo solo nelle situazioni dicomprovata necessità, può ridurre drasticamente ilcosto dell’impianto sottomarino, rendendolo in alcunicasi comparabile a quello di un impianto terrestre.

In conclusione siamo, come in altri settori deicomponenti impiegati nelle telecomunicazioni, inpresenza di una forte evoluzione che lascia intrave-dere decisivi miglioramenti per i sistemi futuri.


Molte delle informazioni riportate in questo articolosono riprese da alcuni testi di riferimento. Ad essi sirimandano i lettori che desiderino approfondire ulterior-mente gli argomenti trattati nell’articolo.

[1] Jona, E.: Cavi telegrafici sottomarini. U. HoepliEditore, Milano, 1896.

[2] Bonavoglia, L.: Le Telecomunicazioni in Italia e ilMuseo della Sirti. Bariletti Editori, Roma, 1992.

[3] Artiglia, M.; Finzi, P.M.; Montalti, F.: Evolu-zione delle tecnologie ottiche di trasmissione per isistemi sottomarini. Su questo stesso numero del«Notiziario Tecnico Telecom Italia».

[4] Oslin, G: The story of Telecommunications. Pubbli-cazione privata Cable and Wireless.

[5] Paladin, G.; Vespasiano, G.: Collegamenti in fibraottica. Scuola Superiore G. Reiss Romoli,L’Aquila, 1992.

[6] Haigh, K.R.: Cableships and Submarine Cables.Standard Telephones and Cables Limited -Submarine Systems Division, 1978.

[7] Antinori, A.: Le telecomunicazioni italiane 1861-1961. Edizioni dell’Ateneo, Roma, 1963.

[8] Jocteur, R.: De la gutta-percha à la silice. Lescables sous-marins et leur évolution technique.L’Onde Electrique, Mars-Avril 1993, Vol. 73, n.2, pp. 49-56.

[9] Godiniaux, P.: Le développement des cables sous-marins. L’Onde Electrique, Mars-Avril 1993,Vol 73, n. 2, pp. 2-4.

[10] Vespasiano, G.: Le fibre ottiche per telecomunica-zioni. SSGRR, L'Aquila, 1997.

[11] Barnes, S.R.; Devos, J.; Gabla, P.M.; Le Mouël,B.: 150 years of Submarine Cable Systems - fromMorse Code to Cyber Talk. «Alcatel telecommuni-cations rewiev», 1st Quarter 1997, pp. 55-62.

[12] Coluccia, C.; Ridolfi, A.; Rubino, E.: Navispeciali al servizio dei cavi sottomarini. «Noti-ziario Tecnico Telecom Italia», Anno 6, n. 1,luglio 1997.

[13] Barbiani, A.: Cavi sottomarini nelle telecomunica-zioni internazionali. Su questo stesso numerodel «Notiziario Tecnico Telecom Italia».

Paolo Mario Finzi ha conseguito la laurea inIngegneria elettronica nel 1986 presso ilPolitecnico di Milano ed il Master in “BusinessAdministration” nel 1989. Ha lavorato in Sirti,in Racal Datacom ed è entrato in Pirelli Cavinel 1992 nella Divisione che si occupa dellarealizzazione di sistemi sottomarini. In questaDivisione è responsabile dell’Ingegneria persistemi di telecomunicazione in cavi otticisottomarini con il compito di progettazione eassistenza tecnica alla realizzazione di sistemi di

telecomunicazioni “chiavi in mano” (fornitura in opera di cavi,apparati e servizi annessi). Tra i principali progetti in cui è statocoinvolto ricordiamo: la rete a festoni italiana (1989-1990), icollegamenti rigenerati e non con le principali isole italiane (1988-1994), i sistemi a festoni in Malesia (1995) e Brasile (1996), il Sea-Me-We 2 (il collegamento tra Europa, Medio Oriente e Sud EstAsiatico realizzato nel 1994 ed oggi replicato dal Sea-Me-We 3), ilColumbus 2 (1994: dalla Sicilia a USA e Messico), l’ITUR (1995:dall’Italia alla Turchia, Ucraina, Russia), lo UK-NL#14 (1996) ed ilSavona-Barcellona (1996), il Roma-Palermo (1997) e molti altricollegamenti sottomarini in ambito internazionale.

Massimo Artiglia ha conseguito la laurea inFisica presso l’Università degli Studi di Torino.Opera in CSELT dal 1985, dove lavora presso laDirezione Trasmissione e Tecnologie Ottichecome responsabile dell’Unità di Ricerca FibreAttive e Non Linearità. I campi di ricerca cuicontribuisce, con indagini sia di tipo teorico chesperimentale, sono principalmente due: lostudio degli amplificatori ottici a fibra attiva,con particolare attenzione alle problematichelegate alla progettazione, caratterizzazione e

utilizzo nei sistemi di telecomunicazione di questi nuovidispositivi; lo studio delle problematiche trasmissive connesse allarisposta non lineare della fibra e le implicazioni di queste suisistemi di telecomunicazione ottici. È presidente del sottocomitato86/C (sistemi ottici e dispositivi attivi) del CEI, presidente delgruppo di lavoro 1 del progetto europeo COST 241(Characterisation of advanced fibres for the new photonicnetwork), membro di comitati tecnici di conferenze internazionali,referee di riviste scientifiche internazionali e docente in corsi post-universitari nel settore delle telecomunicazioni ottiche. È autore dioltre settanta pubblicazioni, ed ha contribuito alla realizzazione deilibri “Fiber Optic Communication Handbook”, Second Edition,pubblicato dalla TAB/McGraw-Hill, e “Le fibre ottiche perTelecomunicazioni”, pubblicato dalla SSGRR. A suo nome sonostati depositati due brevetti internazionali.

Francesco Montalti, nato a Firenze il 6/5/1953.Ha conseguito la laurea in Fisica pressol’Università “La Sapienza” di Roma nel 1976con una tesi sulle caratteristiche di coerenzaspaziale dei laser a semiconduttore, meritandola lode. Dal 1979 al 1985 ha svolto attività diricerca sulle fibre ottiche presso il LaboratorioCentrale delle Industrie Face Standard (ITT) aPomezia. Nel 1985 è stato assunto in SIP pressola Direzione Generale, dove si è occupato dellosviluppo dei cavi in rame e in fibra ottica e

degli accessori di rete e della qualificazione dei relativi costruttori.Dal 1994 è responsabile di Specifiche nell’ambito del settoreIndustrializzazione Cavi e Materiali della Divisione Rete diTelecom Italia. Ricopre cariche a livello nazionale edinternazionale negli Enti normativi ITU-T SG 6, IEC 86B,CENELEC SC 86XB. È autore di numerose pubblicazioni esvolge attività di docenza presso la Scuola Superiore GuglielmoReiss Romoli.



27

1. Introduzione

L’adozione delle tecnologie ottiche di trasmissioneha consentito negli ultimi anni uno spettacolare incre-mento delle prestazioni dei sistemi di telecomunica-zione, grazie all’introduzione della fibra ottica comeportante fisico. I vantaggi derivanti dall’utilizzo dellafibra ottica in termini di bassa attenuazione, larghezzadi banda, basso costo, ingombro contenuto e insensi-bilità all’induzione elettromagnetica si sono rivelatiestremamente preziosi anche nei sistemi di telecomu-nicazione sottomarini, particolarmente per quelleapplicazioni altamente critiche quali quelle sui colle-gamenti a lunga distanza.

In generale, la lunghezza dei collegamenti sotto-marini varia su un intervallo piuttosto ampio. Si passainfatti da collegamenti dell’ordine di qualche chilo-metro, per unire isole vicino alla costa o scavalcarebracci di mare, a collegamenti dell’ordine delledecine di migliaia di chilometri, per collegare duediversi continenti. Nel caso di collegamenti moltobrevi, la progettazione non richiede particolari accor-gimenti e gli apparati non differiscono in modosostanziale da quelli installati sulla terraferma, fattaeccezione per il tipo di cavo ottico utilizzato (si vedain proposito l’articolo “Cavi ottici per sistemi di tele-comunicazione sottomarini: stato dell’arte e prospet-tive” pubblicato in questo stesso numero [1]). Le

nuove tecnologie di trasmissione entrano invece ingioco in modo decisivo nel caso dei collegamenti dilunghezza superiore a 100 km, fino ai collegamentitransoceanici ove la fibra ottica, nei sistemi dell’ul-tima generazione, comincia ad essere utilizzata quasiai limiti estremi delle sue prestazioni.

Infatti, la competitività con i sistemi satellitariimpone che i sistemi sottomarini sulla lunga distanzasiano dotati di una capacità di trasporto molto elevata,in grado di allocare migliaia di circuiti telefonici.Questo tipo di sistemi ottici deve dunque esserecaratterizzato da un’affidabilità estremamenteelevata, essendo gli elementi di linea accessibili congrande difficoltà per gli interventi di riparazione incaso di guasto, e da una lunga vita media (tipicamente25 anni). L’alta affidabilità è inoltre necessaria poichéi sistemi sottomarini, contrariamente ai quelli terrestri,hanno una ridotta disponibilità di instradamento alter-nativo e pertanto le interruzioni del traffico possonocondurre a considerevoli perdite economiche. Tuttiquesti requisiti rendono in molti casi la progettazionedi questi sistemi piuttosto complessa e delicata.

I primi sistemi ottici sottomarini sono stati intro-dotti all’inizio degli anni Ottanta. Da allora è statosviluppato in sede ITU-T un adeguato corpo norma-tivo per garantire l’elevato livello di prestazione che isistemi di questo tipo devono avere e la condivisionedegli impianti di gestori operanti nei differenti Paesi.

MASSIMO ARTIGLIA

PAOLO MARIO FINZI

FRANCESCO MONTALTI

Cavisottomarini

Evoluzione delle tecnologie ottiche di trasmissioneper i sistemi sottomarini

I sistemi sottomarini sono uno dei settori delle telecomunicazioni che più hanno trattogiovamento dall’introduzione dei portanti ottici. Le tecnologie ottiche di trasmissione chesi utilizzano nei sistemi dell’ultima generazione, che si sono affacciati o si stanno affac-ciando sul mercato sono infatti in grado di realizzare uno spettacolare incremento dellacapacità di trasporto semplificando la struttura degli impianti. Anche l’installazione ela manutenzione vengono conseguentemente semplificate e l’elevatissimo livello di affida-bilità necessario può essere mantenuto a prezzi più contenuti. Inoltre, le nuove tecnologiedi trasmissione aprono la possibilità di realizzare reti sottomarine su scala interconti-nentale introducendo una nuova era nella storia dei sistemi sottomarini. I passi decisiviper arrivare a queste realizzazioni sono stati l’adozione della fibra ottica come portantefisico e l’introduzione della tecnologia degli amplificatori ottici a fibra attiva.Nell’articolo sono discussi i vantaggi e i problemi progettuali derivanti dall’utilizzodelle fibre ottiche e degli amplificatori ottici nei sistemi sulla lunga distanza ed è effettua-ta una panoramica sullo stato dell’arte attuale dei sistemi sottomarini. Infine sono deli-neate le nuove prospettive che le tecniche di trasmissione avanzate stanno prepotentemen-te aprendo.


La presente normativa ITU-T, che comprendeuna serie di otto Raccomandazioni (dalla G.971 allaG.976 più la G.oass - optically amplified submarinesystems - in fase di studio), distingue tre tipologie disistema ottico sottomarino:• i sistemi ottici su cavo sottomarino senza rige-

nerazione (oggetto della RaccomandazioneITU-T G.973);

• i sistemi ottici su cavo sottomarino con rigenera-zione elettronica (descritti nella RaccomandazioneITU-T G.974);

• i sistemi ottici su cavo sottomarino con amplifica-zione ottica (oggetto della RaccomandazioneITU-T G.oass).L’articolo tratta principalmente di questi ultimi

sistemi, che costituiscono il superamento di quelliappartenenti alle prime due categorie, e delle varietipologie e configurazioni che essi possono assumerein relazione alle tecniche di trasmissione ottica utiliz-zate. Il dispositivo chiave di questo tipo di sistemi èl’amplificatore ottico a fibra attiva drogata con erbioEDFA (Erbium-Doped Fibre Amplifier), sviluppato allafine degli anni Ottanta, e giunto già ad un elevatolivello di ingegnerizzazione e di maturità tecnologica:l’EDFA ha infatti prodotto un’autentica rivoluzionenel campo delle telecomunicazioni ottiche e ha datospunto e impulso a un numero molto elevato di diffe-renti applicazioni di grande utilità e con notevoleimpatto economico [2].

All’interno di questo quadro di riferimento,nell’articolo sono dapprima richiamate le caratteri-stiche delle fibre ottiche di maggior rilevo per leapplicazioni nei sistemi sottomarini, e sono descrittele modalità di utilizzo ed i vantaggi derivanti dall’im-piego di EDFA. Sono quindi descritte le potenzialitàdelle diverse tecnologie ottiche oggi disponibili, cioèle tecniche basate sulla multiplazione a divisione ditempo ad altissima velocità di cifra TDM (Time Divi-sion Multiplexing) e quelle basate sulla divisione dilunghezza d’onda WDM (Wavelength Division Multi-plexing) [3], applicate ai sistemi sottomarini senzarigenerazione elettronica. Sono anche indicati i rela-tivi criteri di progetto in relazione alle distanze dacoprire e al tipo di fibra ottica utilizzata.

Successivamente è fornita una rapida panora-mica sullo stato attuale dei collegamenti sottoma-rini, nel mondo e nel nostro Paese. L’articolo siconclude fornendo una visione sul futuro prossimoe su quello a medio termine riportando alcuneconsiderazioni sull’optical networking applicato aicollegamenti sottomarini.

2. Le Fibre Ottiche nei sistemi sottomarini

La fibra ottica è divenuta il portante fisico dielezione per le applicazioni sottomarine già a partiredalla metà degli anni Ottanta: essa infatti consente diimpiegare passi di rigenerazione molto più lunghi diquelli impiegati con i sistemi elettrici operanti sucavo coassiale; ciò comporta una riduzione sostanzialedel numero di rigeneratori sommersi, facilitando cosìl'installazione, semplificando i problemi di alimenta-zione e aumentando l'affidabilità, in conseguenza del

numero sensibilmente ridotto di dispositivi elettronicisommersi.

Questi sensibili miglioramenti sono dovuti princi-palmente alle eccellenti caratteristiche trasmissiveche la fibra possiede: essa infatti presenta una atte-nuazione molto bassa (paragonabile a quella dell’ariatersa in una giornata limpida) e una banda di trasmis-sione estremamente ampia [4], [5].

Tuttavia, anche le caratteristiche della fibra otticapossono portare a limitazioni non trascurabili quandola velocità di cifra della trasmissione diviene moltoelevata e le distanze da coprire sono lunghe. Infatti,l’aumento della velocità di cifra del segnale trasmessocomporta un ulteriore allargamento dello spettro infrequenza del segnale ottico rendendo più marcati glieffetti dovuti alle limitazioni di banda limitata dellafibra ottica. Inoltre devono essere impiegati ricevitoriottici a banda larga, meno sensibili perché maggior-mente affetti dal rumore termico dei circuiti elettro-nici, con la conseguente riduzione del budget dipotenza del collegamento [3], [6].

Conviene dunque che il sistema operi nellaregione dove le fibre ottiche in silice presentano ilminimo assoluto dell’attenuazione, cioè nella regionespettrale attorno ai 1550 nm nella quale l’attenuazioneassume valori attorno a 0,22-0,24 dB/km (si veda permaggiori dettagli il riquadro a pagina 30). Ne consegueche una sezione ottica di 200 km attenua più di 40 dB,valore difficilmente tollerabile in un sistema conelevata velocità di cifra. In pratica, considerando ilmargine di sistema necessario, le sezioni di rigenera-zione sono generalmente dell’ordine di 100 km.Questo passo è più di venti volte di quello caratteri-stico dei sistemi sottomarini elettrici su cavo coassiale.

La banda di trasmissione di una fibra ottica asingolo modo è determinata principalmente dallecaratteristiche di dispersione cromatica [3÷6]. Leragioni di questo comportamento risultano compren-sibili in modo più intuitivo descrivendo il fenomenonel dominio dei tempi (si veda in proposito il riquadroa pagina 30). La dispersione cromatica produce infattiun allargamento degli impulsi ottici che si propaganonella fibra; questo allargamento,

∆t, è dato approssi-mativamente da

∆t = D(λ)⋅L⋅∆λ, (1)

ove D(λ) è il coefficiente di dispersione cromatica(misurato in ps/nm/km), L la lunghezza del collega-mento (in km) e ∆λ (in nm) è la larghezza spettraledella sorgente modulata. L’allargamento non è piùtollerabile quando diventa paragonabile al tempo dibit della trasmissione: in queste condizioni il ricevi-tore non è più in grado di distinguere correttamente isimboli trasmessi.

Le limitazioni imposte dalla dispersione croma-tica in un collegamento in fibra ottica sono mostratenella figura 1, nella quale la massima lunghezza ditratta è presentata in funzione della velocità di cifraper un segnale NRZ (Non Ritorno allo Zero) privo dimodulazione di fase spuria, come si ottiene adesempio modulando la luce continua di un laser areazione distribuita DFB (Distributed Feed-Back)tramite un modulatore elettro-ottico esterno [3], [4].

Artiglia - Finzi - Montalti • Evoluzione delle tecnologie ottiche di trasmissione per i sistemi sottomarini


Nella figura si è assunta una lunghezza d’onda dioperazione pari a 1550 nm, mentre i valori del coeffi-ciente di dispersione cromatica sono quelli tipicidelle fibre ottiche per telecomunicazioni.

Come si può osservare, con una dispersione croma-tica di circa 17 ps/nm/km, caratteristica di un collega-mento realizzato con fibre convenzionali (normalizzatenella Raccomandazione G.652 ITU-T), la massimalunghezza di tratta è di circa 900 km per un segnalemodulato a 2,5 Gbit/s, mentre si riduce a 60 km per unsegnale a 10 Gbit/s. Va detto che, a parità di velocità dicifra, la larghezza spettrale delle sorgenti usualmenteimpiegate nelle applicazioni pratiche, e cioè dei laserDFB, in cui il flusso dati modula direttamente lacorrente di polarizzazione del diodo laser, è in gene-rale sensibilmente maggiore (circa cinque volte) diquanto assunto in figura 1 [3], [4]. La lunghezza ditratta di conseguenza si riduce proporzionalmente.

Questi limiti possono essere incrementati dialmeno un fattore 20 mediante l’utilizzo di fibre abassa dispersione in terza finestra, quali le fibre DS (aDispersione Spostata) normalizzate dalla Raccomanda-zione G.653 ITU-T.

Le limitazioni appena discusse vanno tuttaviaconfrontate con quelle derivanti dall’attenuazionecomplessiva del collegamento: può infatti capitareche il limite in dispersione sia tale che l’attenuazionedi tratta ad esso corrispondente ecceda la sensibilitàdel ricevitore. In questo caso la sezione massima dirigenerazione è naturalmente funzione dell’attenua-zione. Questa situazione si presenta nei sistemi conrigeneratori operanti a 1310 nm su fibre del tipoG.652, ottimizzate in dispersione in seconda finestra,e a 1550 nm su fibre del tipo G.653. In questo caso,come già accennato, la lunghezza della sezione di

rigenerazione è limitata dalle caratteristiche del rice-vitore [3], [4], [6]. Questa situazione, con l’utilizzodell’amplificazione ottica, è mutata radicalmente,come sarà chiarito più avanti.

È infine importante sottolineare che la dispersionecromatica della fibra è un effetto deterministico,praticamente insensibile alle condizioni esterne edambientali, e può quindi essere compensata conopportune tecniche [6].

Un’altra caratteristica di dispersione della fibraottica di particolare importanza nei collegamenti adalta velocità di cifra operanti su distanze superiori ai100 km è la Dispersione di Polarizzazione PMD (Pola-risation Mode Dispersion) (si veda il riquadro a pagina30) [5]. La PMD è stata completamente ignorata finoa pochi anni fa a causa degli effetti piuttosto modestiche essa generalmente comporta nei sistemi cheoperano con velocità di cifra inferiore a 2,5 Gbit/s.Caratteristica peculiare della PMD è quella di essereun fenomeno di natura statistica e di produrre quindidistorsioni del segnale trasmesso che variano casual-mente nel tempo, come chiarito nel riquadro a pagina30. La PMD si misura in ps/√km e il suo effetto sicompone con quello della dispersione cromatica.Tuttavia, la natura statistica della PMD ne complica lacaratterizzazione e, a differenza di quanto si verificanel caso della dispersione cromatica, rende moltodifficile realizzare efficaci tecniche di compensazione.

Le limitazioni indotte dalla sola PMD sullalunghezza massima della tratta di rigenerazione sonomostrate in figura 1: operando a 10 Gbit/s in condi-zioni di dispersione cromatica trascurabile, una PMD(medio-alta) di 0,5 ps/√km limiterebbe la massimasezione di rigenerazione a circa 400 km, ben al di sottodei limiti imposti dall’attenuazione. Qualora si ridu-cesse la velocità di cifra a 2,5 Gbit/s, l’effetto dellaPMD sarebbe trascurabile fino a circa 10.000 km.

Nella progettazione dei sistemi sottomarini sideve quindi porre la massima attenzione alla sceltadel tipo di fibra ottica, che dipende dalle prestazionie dalle caratteristiche del sistema di trasmissione,particolarmente nel caso dei sistemi con amplifica-zione ottica, nei quali possono essere percorse dalsegnale utile distanze molto lunghe prima che sianecessario effettuare la rigenerazione. La scelta devenaturalmente cadere su un tipo di fibra con caratteri-stiche di attenuazione eccellenti, dispersione croma-tica molto bassa e dispersione di polarizzazioneminima (dell’ordine di 0,1 ps/√km). Questo ultimorequisito è il più stringente poiché, come già accen-nato, la PMD, a differenza della dispersione croma-tica, non può essere compensata. Le fibre otticheconformi alla Raccomandazione G.653 dell’ITU-Trispondono per loro natura ai requisiti di bassa atte-nuazione e di bassa dispersione cromatica. È oggi incorso di attuazione invece un notevole sforzo tecno-logico da parte di diversi costruttori di fibre ottichevolto a perfezionare i processi di produzione perridurre al minimo i valori caratteristici della PMD.Nei capitolati tecnici di Telecom Italia sulle fibreottiche già da qualche anno sono state infatti inseritespecifiche per questo parametro.

Attenuazione e dispersione, cromatica e di pola-rizzazione, sono effetti lineari, nel senso che, almeno


Figura 1

Incidenza della dispersione cromatica (D) edella dispersione di polarizzazione (PMD)sulla massima lunghezza di tratta.


in prima approssimazione, non dipendono dal valoredella intensità ottica del segnale che si propaga nellafibra. Con l’introduzione dell’amplificazione ottica illivello medio dell’intensità ottica mantenuto in fibrasubisce, tuttavia, un incremento notevole (almeno diun fattore 20) e una nuova famiglia di effetti legatialla debole non linearità della silice vetrosa cominciaa manifestarsi (si veda al riguardo il riquadro a pagina32) [5], [8]. Questo vincolo è essenzialmente dovutoalla piccola area su cui è distribuita la potenza ottica(circa 50 µm2), alla bassa attenuazione della fibra ealle lunghe distanze di propagazione che caratteriz-zano i sistemi ottici, in particolare quelli sottomarinicon amplificazione ottica. Gli effetti non lineari,contrariamente a quelli lineari, alterano il contenutospettrale del segnale ottico, allargando lo spettro delsingolo segnale o creando prodotti di intermodula-

zione se più segnali a differenti lunghezze d’ondasono presenti contemporaneamente nella stessafibra. Gli effetti non lineari che maggiormente inci-dono sulle prestazioni dei sistemi di telecomunica-zione ottici sono: la modulazione di fase autoindottaSPM (Self Phase Modulation) nei sistemi a canalesingolo; la modulazione di fase incrociata XPM (CrossPhase Modulation) e l’interazione a quattro fotoniFWM (Four Wave Mixing) nei sistemi multicanale adivisione di lunghezza d’onda [5], [8].

L’incidenza dei diversi effetti non lineari sulleprestazioni di un sistema ottico dipende dalle caratte-ristiche del sistema stesso e dalle caratteristiche didispersione della linea in fibra ottica. Questo argo-mento sarà quindi discusso caso per caso nel paragrafo4 nel quale saranno presentati i criteri di progetto peri sistemi con capacità elevata di trasmissione.


CARATTERISTICHE

TRASMISSIVE DELLA

FIBRA OTTICA

Le fibre ottiche utilizzate nei sistemi

di telecomunicazione ottici sono strut-

ture dielettriche guidanti a simmetria

cilindrica in grado di convogliare il

solo modo fondamentale di propaga-

zione [4], [5]. Le caratteristiche lineari

delle fibre singolo modo che maggior-

mente influenzano la trasmissione di

segnali luminosi modulati sono le

seguenti:

• l'attenuazione;

• la dispersione cromatica;

• la dispersione di polarizzazione.

Attenuazione

L’attenuazione di una fibra ottica è

principalmente causata dalla diffu-

sione di Rayleigh, prodotta dalle

micro-fluttuazioni di densità della

matrice vetrosa, che converte luce dal

modo fondamentale ai modi irradiati.

Questo effetto dipende in modo

marcato dalla lunghezza d’onda (l’en-

tità varia come λ-4) ed è intrinseco alla

struttura del materiale costituente la

fibra. Ad esso si aggiunge anzitutto

l’assorbimento residuo dovuto alle

code delle bande di assorbimento

elettroniche nell’ultravioletto e vibra-

zionali nel medio infrarosso delle

molecole della silice e, in secondo

luogo, l’assorbimento dovuto all’ossi-

drile OH-. L’andamento complessivo

dell’attenuazione nella regione

compresa tra 1200 nm e 1650 nm è

mostrato in figura a, dalla quale risulta

evidente il picco d’assorbimento

dell’ossidrile OH- (attorno a 1380 nm).

Esso divide la cosiddetta seconda

finestra di trasmissione (centrata

attorno a 1310 nm) dalla terza

(centrata attorno

a 1550 nm).

Attorno a 1550

nm si ha il

minimo assoluto

della attenua-

zione (circa 0,2

dB/km).

Questo valore,

c a r a t t e r i s t i c o

delle fibre con

profilo d’indice a

gradino o di

quelle simili,

può essere ulte-

riormente ridot-

to realizzando

l’effetto guidante attraverso una ridu-

zione dell’indice di rifrazione del

mantello mediante drogaggio con

fluoro (fibre pure silica core), anziché

con un innalzamento dell’indice nel

nucleo con germanio. In questo modo

si riduce infatti l’incidenza della diffu-

sione Rayleigh.

Dispersione cromatica

La dispersione cromatica è dovuta alla

dipendenza della velocità di propaga-

zione della luce nella fibra ottica dalla

lunghezza d’onda: le varie componenti

spettrali di un impulso luminoso

impiegano infatti tempi diversi per

attraversare la fibra (cioè varia il

ritardo di gruppo) e causano un allar-

gamento dell’inviluppo temporale ad

esso relativo. Lo stesso comporta-

mento può essere descritto, nel

dominio delle frequenze, mettendo in

evidenza che la dispersione induce

uno sfasamento differenziale delle

componenti spettrali dell’impulso

ottico e che si introduce così una

modulazione di fase spuria (chirp) che

varia linearmente lungo lo spettro in

frequenza dell’impulso e cresce con la

distanza di propagazione (L).

La dispersione cromatica è misurata dal

coefficiente di dispersione cromatica, D(λ),

definito come la rapidità di variazione

con la lunghezza d’onda del ritardo di

gruppo del modo fondamentale. D(λ)

si misura in ps/nm/km. In una fibra

ottica la dispersione cromatica

complessiva è dovuta principalmente a

due contributi: la dispersione dovuta al

materiale e quella causata dalla varia-

zione delle proprietà guidanti della

fibra al variare della lunghezza d’onda

(dispersione di guida). Questo secondo

contributo dipende in maniera sensi-

bile dal profilo d’indice.

Il tipico andamento della dispersione

Figura a Caratteristiche spettrali di attenuazione e didispersione delle fibre ottiche standard.


3. L’Amplificatore ottico a Fibra Attiva

All'inizio degli anni Novanta con l'introduzionedegli AFA (Amplificatori ottici a Fibra Attiva), e inparticolare di quelli a fibra drogata con erbio EDFA,si è verificata una autentica rivoluzione nelle tecno-logie ottiche di trasmissione [2], con ricadute moltoimportanti per i sistemi sottomarini.

L’EDFA infatti amplifica direttamente il segnaleottico e riduce in modo significativo le limitazionidovute all’attenuazione di una tratta in fibra; essoinoltre riduce ulteriormente, sin quasi ad eliminare,l’impiego dei tradizionali rigeneratori elettronici. Ilrigeneratore è un dispositivo di grande importanzaperché, oltre a compensare le perdite indotte dall’at-tenuazione della fibra, rimuove i disturbi dovuti alrumore elettrico e cancella le distorsioni del segnale;

esso tuttavia può essere utilizzato ad una velocità dicifra fissata. Questa limitazione costituisce un vincolosensibile per un sistema la cui vita media deve esseredi almeno 25 anni.

Gli EDFA, d’altro canto, evitano tutte le conver-sioni dal dominio ottico a quello elettrico e sonodispositivi molto meno complessi dei rigeneratori,quindi in linea di principio più affidabili; inoltreessi sono intrinsecamente trasparenti al formato edalla velocità di cifra. Quest’ultima caratteristica ècertamente di rilievo, perché consente di progettareil collegamento per una capacità massima a regime,che può essere raggiunta in modo graduale conincrementi di capacità successivi. Eventualiaumenti di traffico possono così essere gestiti, conconseguenti vantaggi economici, intervenendo sola-mente sui terminali di linea nelle stazioni di terra.


cromatica per i più comuni tipi di fibra

ottica è mostrato in figura a: come si

può osservare dalla figura si ha una

particolare lunghezza d’onda, λo, in

corrispondenza della quale la disper-

sione si annulla. Nell’intorno di λo

la

dispersione è trascurabile.

Il valore di λo

caratterizza il tipo di fibra

ottica. Le fibre convenzionali (descritte

dall’ITU-T, Raccomandazione G.652,

o SMR (Singolo Modo Ridotto)) hanno

λo

≈ 1310 nm. Un altro importante tipo

di fibra ottica, detta DS (DispersioneSpostata), prescritta nella Raccomanda-

zione ITU-T G.653), è ottenuto

progettando opportunamente il profilo

d’indice così che la λo

cada in corri-

spondenza del minimo della attenua-

zione. Recentemente è stato poi intro-

dotto un nuovo tipo di fibra, detta fibra

NZD (Non Zero Dispersion), normaliz-

zata nella Raccomandazione ITU-T

G.655, tale che la λo

cada al di fuori

della finestra di operazione dei sistemi

ottici utilizzanti amplificatori a fibra

attiva. Si riduce così, grazie alla disper-

sione residua, bassa ma non nulla, l’in-

cidenza di alcuni effetti non lineari che

possono risultare dannosi per la qualità

della trasmissione, come sarà chiarito

nel riquadro a pagina 32. Conviene

inoltre osservare che quando D(λ)<0

(regione di dispersione normale) si ha

che le lunghezze d’onda più corte viag-

giano più lentamente di quelle più

lunghe. Il comportamento opposto si

verifica quando D(λ)>0 (regione di

dispersione anomala).

Dispersione di polarizzazione

La Dispersione di polarizzazione

PMD (Polarisation Mode Dispersion), ècausata da imperfezioni geometriche

del nucleo o da sforzi meccanici

agenti internamente o esternamente

alla fibra. Questi fattori fanno sì che

una fibra, nominalmente circolare,

presenti in realtà una debole birifran-

genza locale distribuita casualmente

lungo di essa. Queste anomalie locali

determinano una differente velocità

di propagazione per le due compo-

nenti del modo fondamentale polariz-

zate ortogonalmente. La fibra ottica,

indicata come a singolo modo, è

dunque in realtà bimodale. Una fibra

birifrangente ideale si comporta in

modo simile a due linee di ritardo non

bilanciate e le componenti ortogonali

del campo guidato raggiungono la

fine di un tratto di fibra in tempi

diversi, producendo un allargamento

temporale degli impulsi ottici. Nelle

fibre impiegate nelle telecomunica-

zioni questo comportamento si

presenta in maniera puntuale e in

misura variabile lungo la fibra.

Inoltre, essendo gli assi locali di biri-

frangenza orientati in modo casuale

gli uni rispetto agli altri, a questo

comportamento si aggiunge l’effetto

dell’accoppiamento modale, che

mescola casualmente la potenza ottica

tra le componenti ortogonali del

campo che si propagano nella fibra.

L’effetto globale della PMD proviene

quindi da un meccanismo molto

complesso e delicato, estremamente

sensibile alle variazioni, anche

minime, delle condizioni di giacitura

della fibra e delle condizioni ambien-

tali. La PMD varia quindi nel tempo

con un comportamento di carattere

statistico. Questa proprietà complica

la caratterizzazione ad essa relativa e

rende molto difficile realizzare effi-

caci tecniche di compensazione. Si

può comunque dimostrare che per

una fibra affetta da birifrangenza

distribuita casualmente possono

essere individuati due stati di polariz-

zazione privilegiati (polarizzati orto-

gonalmente e in generale in modo

ellittico), detti stati principali, che si

comportano analogamente ai due

modi di polarizzazione di una fibra

birifrangente ideale. Contrariamente

a questi ultimi stati, quelli principali

dipendono dalla lunghezza d’onda e

la PMD è caratterizzata dal ritardo di

propagazione relativo tra essi, che

quindi varia anch’esso con λ . Se la

fibra è sufficientemente lunga, ha cioè

una lunghezza maggiore di 5-10 km, la

distribuzione statistica dei ritardi è

descritta da una curva di distribu-

zione di Maxwell, che dipende da un

unico parametro: il valor medio del

ritardo nel dominio delle lunghezze

d’onda, <∆τ>.

Il valore di <∆τ> cresce con la

distanza L in funzione della √L. Si

può così definire un coefficiente di

PMD come <∆τ>/√L, la cui unità di

misura è il ps/√km. Sono considerati

generalmente bassi i valori della

PMD attorno a 0,1-0,2 ps/√km. Valori

maggiori di 0,5 ps/√km sono invece

considerati alti. La soglia di criticità

per le applicazioni alla frequenza di

cifra di 10 Gbit/s è generalmente

assunta quando <∆τ>≥10ps. Allo stato

degli sviluppi attuali la PMD delle

fibre del tipo G.652 varia tra 0,1 e 0,2

ps/√km, mentre quella delle fibre del

tipo G.653 è leggermente più alta,

circa 0,3-0,5 ps/√km. Le fibre

prodotte qualche anno fa possono

invece pr esentare valori di PMD

sensibilmente più elevati (anche

maggiori di 1 ps/√km).



RISPOSTA NON

LINEARE DELLA FIBRA

OTTICA

Con l'utilizzo estensivo degli ampli-

ficatori ottici a fibra attiva drogata

con erbio nei collegamenti, l’inten-

sità ottica all'interno di una fibra

raggiunge facilmente valori tali da

produrre nella matrice vetrosa defor-

mazioni che producono una risposta

non lineare del mezzo. Una potenza

di soli 20 mW (13 dBm) concentrata

sulla sezione trasversale guidante di

una fibra singolo modo (50 µm2)

produce infatti una intensità di

40.000 W/cm2. Gli effetti non lineari

possono essere classificati in due

categorie principali [5], [8]:

• Effetti di diffusione stimolata;

• Effetti legati alla non linearità

dell’indice di rifrazione.

Gli effetti di diffusione stimolata sono

dovuti all'interazione della luce che

si propaga nella fibra con le oscilla-

zioni del reticolo molecolare del

vetro che la luce stessa induce. L'ef-

fetto di questo tipo che riveste

maggior rilevanza per le telecomuni-

cazioni ottiche è la diffusione Bril-louin stimolata, legata all'interazione

della luce con le onde acustiche da

essa indotte nel mezzo per elettro-

strizione. La diffusione Brillouin è

caratterizzata da una potenza di

soglia molto bassa (alcuni mW) e

genera un'onda retrodiffusa,

spostata in frequenza verso il basso

di una decina di GHz, che è amplifi-

cata a spese del segnale che la

genera. Sopra la soglia, la potenza

retrodiffusa è più elevata di quella

trasmessa nella fibra.

L'efficienza di questo effetto dimi-

nuisce rapidamente quanto più è

larga la riga di emissione del laser di

sorgente. Se devono essere lanciate

in fibra potenze superiori a 10 mW e

sono utilizzate sorgenti ad alta

purezza spettrale, la diffusione Bril-

louin va quindi soppressa. Una

tecnica per eliminare questa diffu-

sione consiste nell’allargare artifi-

cialmente la riga di emissione del

laser a semiconduttore modulandolo

direttamente in bassa frequenza (20-

50 kHz) in modo tale da non alte-

rare in modo significativo il segnale

dati. Questa tecnica è particolar-

mente indicata per i sistemi di

trasmissione numerica in cui la

sorgente ottica è modulata esterna-

mente.

Gli effetti non lineari più rilevanti

sono invece quelli originati dalla

dipendenza dell'indice di rifrazione

dall’intensità ottica I (effetto Kerr):

n(I) = n0+n2 I(t).

Nella silice vetrosa il coefficiente di

non linearità dell'indice di rifrazione,

n2, è molto piccolo (3x10-20 m2/W

circa), ma gli effetti da esso prodotti

non sono trascurabili per l’elevata

intensità dei segnali ottici raggiunta

in fibra e per le lunghe distanze di

propagazione da essi coperte.

In par ticolare, la variazione nel

tempo dell'intensità di un segnale

modulato, facendo variare l’indice di

rifrazione, produce una modulazione

di fase spuria che ne allarga lo

spettro in frequenza. Questo effetto

può essere provocato dal segnale su

se stesso, SPM (modulazione di faseautoindotta), ovvero su altri segnali

presenti assieme ad esso nella fibra,

XPM (modulazione di fase incrociata).L'allargamento spettrale, in connes-

sione con la dispersione cromatica

della fibra, produce una distorsione

del profilo temporale del segnale,

causando un degrado delle presta-

zioni del sistema.

Quando D(λ) è positivo la modula-

zione di fase autoindotta contrasta

l'effetto di allargamento dovuto alla

dispersione cromatica. Questa

proprietà è sfruttata per le genera-

zione di solitoni ottici (vedasi §4.3).

Un ulteriore effetto non lineare di

notevole rilevanza è l'interazione a

quattro fotoni o FWM (Four WaveMixing) , che si presenta quando

nella fibra ottica si propagano due o

più segnali di frequenze differenti.

Questo effetto è causato dalla non

applicabilità in un mezzo non

lineare del principio di sovrapposi-

zione degli effetti : infatti più

segnali che si propagano in esso

contemporaneamente interagiscono

scambiandosi energia e creando

prodotti di intermodulazione a

particolari frequenze di combina-

zione, come illustrato nella figura a.

L'efficienza

del FWM

dipende in

modo molto

s e n s i b i l e

dalla disper-

sione della

fibra e dalla

spaziatura in

f r e q u e n z a

dei segnali ,

oltre che

n a t u r a l -

mente dalla

loro inten-

sità: infatti,

più la disper-

sione è bassa

e più vicini

in frequenza

sono i canali,

tanto più alta

è l'efficienza

di generazione dei prodotti di inter-

modulazione. Questa situazione si

verifica ad esempio nelle linee di

fibra a dispersione spostata (in

accordo con la Raccomandazione

ITU-T G.653), per le quali è

necessario utilizzare sistemi ottici

multicanale progettati con partico-

lari criteri atti a ridurre l’incidenza

del FWM. Un criterio molto

semplice consiste nell’adottare un

passo tra le portanti ottiche dise-

guale in frequenza, così che i

prodotti di intermodulazione

cadano fuori della banda filtrante

dei ricevitori [18].

Figura a Effetto della interazione a quattro fotoni(FWM) in una fibra con bassa dispersione.


L’EDFA, infine, come già osservato, richiedesolo circuiti elettronici a bassa velocità, quindiconsuma sensibilmente meno di un rigeneratore esemplifica perciò il progetto e la realizzazionedell’impianto di telealimentazione. Il principio difunzionamento, le caratteristiche ed i principaliparametri che descrivono le prestazioni di un EDFAsono descritti nel riquadro a pagina 36.

Un confronto sintetico tra le funzioni di un EDFAe quelle di un rigeneratore elettronico è presentatonella tabella 1.

Assieme ai notevoli vantaggi da esso offerti esopra elencati, l’EDFA presenta tuttavia anchealcuni inconvenienti: anzitutto, all’amplificazioneper effetto laser, su cui è basato il funzionamento deldispositivo, è intrinsecamente associata la genera-zione di una radiazione di fondo incoerente,anch’essa amplificata, detta ASE (Amplified Sponta-neous Emission), che produce un peggioramento delrapporto segnale disturbo ottico OSNR (OpticalSignal to Noise Ratio) all’uscita del dispositivo. Se piùEDFA sono messi in cascata in un lungo collega-mento sottomarino, questo “rumore ottico” si accu-mula causando un sempre più marcato peggiora-mento dell’OSNR. L’EDFA, quindi, se da un latocompensa l’attenuazione, dall’altro introduce unanuova diversa limitazione alla massima lunghezzadel collegamento, che dipende in misura moltosensibile dal passo di amplificazione e dallalunghezza d’onda di operazione [2], [3]. Altri incon-venienti sono invece causati dalla non uniformitàspettrale del guadagno dell’EDFA. Le implicazionisistemistiche di questi effetti saranno approfonditenel prossimo paragrafo.

Da un punto di vista della progettazione deisistemi ottici, i parametri fondamentali dell’EDFAsono l’andamento spettrale del guadagno, G(λ), el’andamento spettrale della cifra di rumore, che dàuna misura del degrado dell’OSNR prodottodall’ASE [2].

Come già ricordato, gli EDFA sono dispositivi giàcommercializzati da qualche anno da più costruttori.Il rapido sviluppo tecnologico che ha interessatoquesti dispositivi ha richiesto di redigere rapidamenteun corpo di norme e raccomandazioni ad essi relativoin sede di normativa internazionale (ITU-T, IEC ed

ETSI), riassunto nella tabella 2 [9].Gli EDFA possono essere utilizzati nei sistemi di

telecomunicazione ottica in varie configurazioni, illu-strate negli schemi di figura 2 [2], [10]. Queste confi-gurazioni e le specifiche dei dispositivi che devonoessere impiegati sono descritte nelle norme e racco-mandazioni elencate in tabella 2.

La prima, e più semplice, applicazionedell’EDFA riguarda l ’ im-piego come: amplificatore dipotenza al trasmettitore (caso adi figura 2). In questo casol’EDFA deve essere proget-tato in modo da avere unaelevata potenza di uscita. Idispositivi oggi disponibili incommercio presentano po-tenze d’uscita compresegeneralmente tra 10 e 17dBm (10-50 mW). L’EDFApuò essere impiegato alterna-tivamente come pre-amplifi-catore a monte del ricevitoreottico (caso c). Gli EDFA perquesto tipo di applicazionedevono possedere caratteri-

stiche di alto guadagno e di basso rumore, e permet-tono di raggiungere un miglioramento di 10-15 dBper il budget di potenza del collegamento ottico.

L’EDFA può anche essere impiegato come ampli-ficatore di linea (caso b) per compensare le perdite ditratta. In questo caso l’amplificatore è progettato per

fornire un guadagno sufficiente, generalmente attornoai 25-30 dB, e per avere buone caratteristiche dirumore in modo da potere utilizzare più esemplariposti in cascata.


Tabella 1 Confronto tra le prestazioni di un amplificatore a fibra attiva e quelle diun rigeneratore elettronico.

EDFA

Elettronica molto semplice

Intrinsecamente multicanale

Trasparente al formato e alla velocità di cifra

Il rumore ottico si accumula

La dispersione si accumula

Gli effetti non lineari si accumulano

Rigeneratore Elettronico

Elettronica molto complessa

Intrinsecamente per singolo-canale

Specifico per formato e velocità di cifra dati

Si accumula il tasso di errore e il jitter

Azzera la dispersione

Azzera gli effetti non lineari

Tabella 2 Quadro della normativa vigente relativaagli amplificatori ottici a fibra attiva.

ITU-T (WP4/15 Quest. 17)

Racc. G.661: Definition and test methods for the relevantgeneric parameters of optical fibre amplifiers

Racc. G.662: Generic characteristics of optical fibreamplifiers

Racc. G.663: Application related aspects of optical fibreamplifiers and sub-systems

IEC (SC86C/WG3)

Docc. da 1290-1 a 1290-7: Basic Specifications for OpticalFibre Amplifier Test Methods

Docc. da 1291-1 a 1291-4: Generic Specification Templatesfor Optical Fibre Amplifiers

ETSI (TM1-WG2)

ETS 300 672: Relevant Generic Characteristics of OpticalAmplifier Devices and Sub-systems


Una ulteriore applicazione di interesse per leapplicazioni sottomarine su distanze medio-brevi è ilcosiddetto amplificatore pompato da una località remota:in questo schema, illustrato in appendice alla Racco-mandazione ITU-T G.973, la sola fibra drogata conerbio viene inserita nell'impianto sommerso a qualchedecina di chilometri dalla terraferma. L'energia perattivare gli ioni erbio nella fibra drogata è fornita daun laser di potenza situato nella centrale di approdo,evitando, così, di dover telealimentare l'amplificatoresommerso. Questa configurazione, particolarmenteadatta a un sistema senza rigeneratori, permette diaumentare di alcune decine di chilometri lalunghezza del collegamento.

L’affidabilità degli EDFA è stata oggetto di intensostudio negli ultimi anni: il componente più critico deldispositivo è il laser a semiconduttore di potenza chefornisce l’energia per l’amplificazione. Un notevolesforzo tecnologico da parte dei costruttori di laser a semi-conduttore ha portato allo sviluppo di laser ad altapotenza (80-100 mW in fibra) con vita media adeguata alloro utilizzo in EDFA per applicazioni sottomarine,emettenti nella regione spettrale attorno a 1480 nm (ovegli ioni erbio presentano una intensa banda di assorbi-mento). Qualche problema ancora permane per i laser dipotenza operanti a 980 nm (altra regione spettrale nellaquale l’erbio presenta un forte assorbimento), il cuiutilizzo porterebbe a prestazioni dell’EDFA ancoramigliori in termini di rumore ottico (si veda il riquadro apagina 36) [11].

4. Tecniche di trasmissione avanzate: presta-zioni e problematiche di progettazione

L'amplificazione a fibra attiva ha consentito disviluppare una serie di soluzioni sistemistiche innova-

tive che hanno condotto a una crescita estremamenterapida della capacità di trasporto dei sistemi di teleco-municazione [2], [10]. Queste tecnologie innovativestanno dimostrando le potenzialità da esse presentateanche nelle applicazioni nei sistemi sottomarini.L'utilizzo degli EDFA costringe tuttavia ad operarenella regione dello spettro in cui l'erbio può fornireun’amplificazione laser, cioè su una finestra utiledello spettro di 20÷30 nm (2,50÷3,75 THz) centrataattorno alla lunghezza d'onda di 1550 nm.

Sono disponibili oggi due approcci tecnologici peraumentare la capacità trasmissiva di un collegamentoin fibra ottica, entrambi basati sull'amplificazione afibra attiva [3]:• l'approccio TDM (Time Division Multiplexing),

mediante il quale si aumenta la velocità di ciframultiplando elettronicamente nel tempo piùtributari a velocità più basse;

• l'approccio WDM (Wavelength Division Multiplexing)che consiste nel multiplare in una sola fibra piùportanti ottiche modulate.L'approccio TDM è quello seguito tradizional-

mente finora in tutti i collegamenti sottomarini, oveoperano sistemi di trasmissione con un singolo canalee con velocità di cifra di 565 Mbit/s o, più recente-mente, di 2,5 Gbit/s; questi ultimi sistemi sono ampli-ficati otticamente. L'approccio WDM invece hainiziato ad essere studiato nei laboratori di ricerca inquesti ultimi anni e sembra essere molto promet-tente: esso permette infatti di impiegare in un modopiù efficace la banda ottica disponibile e, in prospet-tiva, dovrebbe consentire di realizzare architetture direte con instradamento completamente ottico deisegnali, aggiungendo un nuovo grado di libertà, lalunghezza d'onda, nello strato fisico di trasporto.

A causa della semplicità realizzativa, per tutti isistemi ottici convenzionali si utilizza il formato dimodulazione numerica NRZ, secondo il quale il laserdel trasmettitore rimane acceso o spento per l’interotempo di bit; in presenza di una sequenza di simboli“1” il laser emette perciò luce continua. Lo schema diun generico sistema sottomarino con amplificazioneottica è mostrato in figura 2b).

Nel seguito sono brevemente presentati pregi eproblematiche ancora rimaste insolute per entrambigli approcci da un punto di vista della progettazione.Sarà fatto inoltre riferimento solo a sistemi trasmissivisincroni (SDH), viste le potenzialità offerte da questanuova classe di apparati, la cui diffusione sta dive-nendo capillare nelle reti di telecomunicazionemondiali, specie in Europa e (nel formato SONET)in America e in Giappone.

Infine si descriverà un approccio innovativo allatecnica TDM, l’OTDM (Optical Time Domain Multi-plexing) [3], che consente l’impiego di un particolaretipo di impulso ottico, il solitone, che gode diproprietà di propagazione molto interessanti [5], [8].

4.1 Sistemi TDM

Come chiarito nel paragrafo 2, l'incremento dellavelocità di cifra comporta la necessità di avere tolle-ranze sempre più stringenti circa le caratteristiche didispersione del collegamento in fibra ottica; questa


Figura 2 Configurazioni d’impiego degli amplificatoriottici a fibra attiva drogati con erbio (EDFA) neisistemi di trasmissione.


esigenza può essere fonte di criticità non trascurabiliin molti casi di rilievo in cui devono essere superatedistanze di migliaia di chilometri: nei sistemi amplifi-cati otticamente, infatti, gli effetti della dispersionecromatica e della PMD si accumulano. Il portanteottico generalmente utilizzato nei collegamenti sotto-marini è quindi la fibra a dispersione spostata (fibra inaccordo con la Raccomandazione G.653).

Per gli attuali sistemi SDH operanti a 2,5 Gbit/s(STM-16) il limite teorico di dispersione per uncollegamento con un coefficiente di dispersione di1 ps/nm/km è di circa 16mila km (figura 1). Neisistemi dell’ultima generazione si impiegano ingenere trasmettitori in cui la luce del laser di sorgente(di tipo DFB) è trattata con un modulatore diampiezza esterno, che permette di operare in condi-zioni prossime a quelle teoriche presentate in figura 1.

In queste condizioni il limite massimo per lalunghezza del collegamento è fissato dall'accumulodel rumore ottico degli EDFA. Si può infatti dimo-strare [2], [3] che il rapporto segnale/disturbo otticoOSNR di una serie di EDFA posti in cascata è dato,in prima approssimazione, da:

OSNR=P0

-10log10

Nampl -Nf-G(λ0)-10log

10 (hc/λ

0Br) (2)

dove P0

è la potenza ottica del trasmettitore (indBm); Nampl il numero di amplificatori ottici posti incascata (supposti identici per semplicità); Nf la cifradi rumore degli amplificatori (in dB); G(λ

0) il

guadagno ottico (in dB) alla lunghezza d’onda dioperazione, λ

0, che bilancia completamente le

perdite della tratta di fibra ottica; Br la banda elet-trica del ricevitore (in Hz); h la costante di Planck(6,63 10-34 J.s) e c la velocità della luce nel vuoto(3.108 m/s). Generalmente, Nf = 5÷7 dB; G = 25÷30 dB;l’ultimo termine dell’espressione (2) è dell’ordine di-59 dBm (su una banda di 10 GHz).

Dalla (2) si può dedurre che l'effetto del rumoreottico dipende in misura sensibile dal passo di ampli-ficazione, che risulta essere così un parametro diprogetto molto importante: più grande è infatti ladistanza tra gli amplificatori, maggiore è l’attenua-zione della tratta di fibra e quindi più alto deve essereil guadagno dell’amplificatore. Per effetto della (2)può quindi essere riscontrata una riduzionedell’OSNR dovuta ad un contributo di rumore otticopiù alto. Per garantire un valore del rapportosegnale/disturbo che consenta un corretto funziona-mento del sistema, la potenza di lancio del segnaledeve essere perciò aumentata.

Tuttavia, la potenza di lancio non può essereaumentata in misura eccessiva perché si presente-rebbero effetti dannosi di vario tipo causati dallarisposta non lineare della silice costituente la fibraottica, quali la modulazione di fase autoindotta SPM(Self Phase Modulation), che produce un allargamentodello spettro ottico del segnale. Questo effetto,combinato con la dispersione cromatica, produce unadistorsione del segnale ancora più marcata, ecostringe a ridurre la massima lunghezza consentitaper i collegamenti. È quindi disponibile una finestraben delimitata di valori della potenza ottica dilancio. Solo all’interno di tale finestra il sistema

opera in modo ottimale [3].Un altro effetto di notevole rilievo nei collega-

menti sulla lunga distanza con amplificazione ottica èlegato alla non uniformità spettrale delle caratteri-stiche di guadagno degli EDFA. A causa di questanon uniformità, quando molti EDFA sono posti incascata la radiazione attorno a 1550 nm è amplificatain misura sempre maggiore a spese della radiazionead altre lunghezze d’onda. Si produce così un restrin-gimento autoindotto della banda di amplificazioneutilizzabile (gain peaking) che, nei collegamenti tran-soceanici, può essere ridotta a pochi nanometri nellaregione spettrale attorno 1550-1560 nm [2].

I sistemi operanti con velocità di cifra di 2,5 Gbit/srisultano ancora piuttosto robusti nei confronti diqueste limitazioni e lasciano al progettista un marginedi azione abbastanza ampio.

Problemi di progettazione molto più complessi sipresentano quando è necessario operare ulterioriincrementi della velocità di cifra. La prossima genera-zione di sistemi SDH opererà infatti alla velocità dicifra di 10 Gbit/s (STM-64). Per un sistema di questotipo le tolleranze si riducono drasticamente: adesempio, la massima distanza raggiungibile su unatratta in fibra con 1 ps/nm/km di dispersione media siriduce a 1000 km.

Nei sistemi a singolo canale ad altissima velocitàdi cifra operanti sulla lunga distanza, anche la PMDrisulta essere una caratteristica del collegamentomolto critica: un coefficiente di PMD abbastanzacontenuto, ad esempio di 0,2 ps/√km, su 10mila kmdi propagazione conduce infatti a un ritardo mediodi 20 ps, difficilmente tollerabile per i sistemioperanti a 10 Gbit/s. L'effetto della PMD, che segueun comportamento statistico, si accoppia infatti con laleggera dipendenza dalla polarizzazione del guadagnodegli EDFA (Polarisation Hole Burning) [2] e deicomponenti ottici in essi contenuti e porta a fluttua-zioni casuali del tasso d'errore. Questi effetti sonostati osservati e per essere evitati richiedono che neltrasmettitore siano utilizzate speciali tecniche dimodulazione della polarizzazione. Una ulteriore limi-tazione è legata al rapporto segnale/disturbo piùelevato che il ricevitore di un sistema a 10 Gbit/srichiede rispetto ai sistemi a 2,5 Gbit/s. Inoltre a causadella maggiore banda elettrica da esso trattata, anchel’effetto del rumore ottico degli amplificatori divienepiù rilevante. A ciò si aggiunge infine che la potenzapiù elevata necessaria per ottenere un adeguatoOSNR produce un aumento marcato dell’incidenzadegli effetti non lineari (soprattutto la SPM).

La progettazione di sistemi sottomarini a 10 Gbit/srichiede quindi l'adozione di speciali accorgimentitecnici per minimizzare l’impatto negativo dei diversieffetti appena menzionati: un accorgimento moltosemplice per contenere l’accumulo del rumore otticoconsiste nel ridurre il passo di amplificazione. Questasoluzione comporta tuttavia l’aumento del numerodegli EDFA sommersi.

Per ridurre invece gli effetti dovuti alla disper-sione e alla non linearità, l’utilizzo di opportuni criteridi distribuzione della dispersione lungo il collega-mento (dispersion management) ha mostrato in nume-rosi esperimenti di laboratorio una notevole efficacia



[12], [13]. Un criterio di progetto molto sempliceconsiste nell’impiegare alternativamente lungo ilcollegamento fibre con dispersione (non necessaria-mente bassa) di segno opposto e di opportunalunghezza in modo tale da annullare la dispersione

media del collegamento. In particolare, la colloca-zione di fibre a dispersione negativa immediatamentea valle di ogni EDFA, cioè nei punti nei quali lapotenza ottica media è più elevata, mitiga gli effettidovuti alla non linearità.


L’AMPLIFICATORE

OTTICO A FIBRA ATTIVA:PRINCIPI DI FUNZIONA-MENTO

L’Amplificatore ottico a Fibra Attiva

(AFA) è un dispositivo chiave per i

moderni sistemi di telecomunicazioni

ottiche. Come già chiarito nel corpo

principale dell’articolo, il suo pregio

principale è quello di agire diretta-

mente sul segnale ottico evitando le

conversioni opto-elettriche. Lo

schema generico di un AFA è illu-

strato nella figura a.

Il segnale da amplificare entra nel

dispositivo ed è multiplato, tramite un

opportuno accoppiatore ottico (multi-

platore WDM) con la radiazione

continua del laser che fornisce l’energia

per l’amplificazione (laser di pompa). I

due segnali entrano nella fibra attiva

(FA) che trasferisce energia dalla radia-

zione di pompa a quella del segnale

amplificandolo. Parte dell’energia

disponibile è però utilizzata per creare

nelle due direzioni di propagazione un

segnale spurio incoerente ASE (Ampli-fied Spontaneous Emission), che è a sua

volta amplificato e che si somma al

segnale utile. La radiazione di pompa

non assorbita è successivamente

estratta. L’isolatore ottico, un compo-

nente che consente il passaggio della

luce in un solo verso di propagazione

(quello indicato dalla freccia), impe-

disce infine l’ingresso nell’AFA di luce

riflessa e di ASE prodotta da eventuali

altri AFA a valle del dispositivo.

Il principio di funzionamento di un

AFA è basato sull’effetto laser: il

mezzo attivo è costituito da ioni di terre

rare inclusi nella matrice del vetro

costituente una fibra ottica: la fibra

attiva. Gli ioni sono confinati per

mezzo di opportune tecniche nella

regione del nucleo guidante della

fibra. Per l’amplificazione attorno a

1550 nm si utilizzano ioni erbio che

possono essere inclusi senza problemi

nelle matrici germano-silicatiche

tipiche delle fibre ottiche per teleco-

municazioni. Per la seconda finestra

possono essere impiegati invece ioni

neodimio o praseodimio, che però

richiedono l’utilizzo di matrici vetrose

speciali (vetri fluorozirconati) e che

sono meno efficienti

dell’erbio impiantato

nella silice. Gli ioni erbio

in silice presentano una

banda di emissione che si

estende da 1530 nm a

1565 nm e operano

secondo uno schema laser

a tre livelli, come illu-

strato in figura b. Nella

figura sono mostrati i

livelli energetici dell’elet-

trone più esterno degli

ioni erbio. La radiazione

di pompa promuove

l’elettrone dal livello più

basso al livello di

pompaggio, dal quale

l’elettrone decade in

modo estremamente

rapido per portarsi al

livello laser superiore,

cedendo così energia al reticolo della

matrice vetrosa. La radiazione di

pompa eccita quanti più atomi possi-

bile al livello laser superiore, determi-

nando nel mezzo attivo uno stato di

inversione di popolazione, detto così

perchè in esso si verifica la situazione

opposta rispetto allo stato di equilibrio

termico, in cui è maggiormente popo-

lato il livello energetico più basso [19].

L’erbio presenta bande di assorbimen-

to a varie lun-

ghezze d’onda

nel visibile e nel

vicino infraros-

so. Le più inte-

ressanti dal

punto di vista

delle applicazio-

ni sono quelle

attorno alle lun-

ghezza d’onda

di 980 nm e di

1480 nm, regioni

spettrali nelle

quali peraltro

sono disponibili

sorgenti laser a

diodo semiconduttore. Illuminando

dunque gli ioni erbio con radiazione a

980 nm o 1480 nm iniettata nella fibra

attiva, è prodotta l’inversione di popo-

lazione ed è così fornita al mezzo atti-

vo l’energia per l’amplificazione.

Se sugli ioni così attivati viene fatta

incidere radiazione di lunghezza

d’onda compresa nella banda di

emissione questa è amplificata

tramite il meccanismo dell’emissionestimolata. Un fotone del segnale, inci-

dendo su uno ione attivo, provoca

quindi la diseccitazione di esso

tramite emissione di un altro fotone

con caratteristiche identiche a quello

incidente.

Figura a Schema di un generico amplificatore ottico afibra attiva.

Figura b Schema dei livelli energetici degliioni erbio. Alla sinistra sono riporta-te le notazioni spettroscopiche rela-tive ai vari livelli; Nj indica il nume-ro di atomi per unità di volume allivello j; si osservi che E3-E1=hc/λP eE2-E1=hc/λS.


Per queste difficoltà, si tende oggi a limitare lamassima velocità di trasmissione a 5 Gbit/s e a ricor-rere per gli ulteriori incrementi di capacità all'utilizzodella tecnologia WDM.

Una modo molto efficace per guadagnare un ulte-

riore margine per il sistema è l’impiego di opportunicodici correttori d'errore del tipo FEC (Forward ErrorCorrection), quale quello di Reed-Solomon. Questicodici, impiegati oggi estesamente, sono descritti nellaRaccomandazione ITU-T G.975 (Forward Error


Questi due fotoni provocano la disec-

citazione di altri ioni e così via in un

modo molto simile ad una reazione a

catena. Gli ioni eccitati possono però

diseccitarsi spontaneamente, senza

l’intervento di fotoni del segnale.

I fotoni generati dall’emissione spon-tanea sono emessi in tutte le direzioni

e su tutto lo spettro di frequenze

della banda di emissione. Parte di

questi vengono catturati dalla fibra

ottica e subiscono un processo di

amplificazione analogo a quello del

segnale, e così è sottratta energia

all’amplificazione.

Questa radiazione di sottofondo, a cui

si è già accennato (ASE), è generata in

ambedue le direzioni di propagazione

e si sovrappone al segnale amplificato

provocando un degrado del rapporto

segnale/disturbo ottico (OSNR).

I principali parametri che caratteriz-

zano le prestazioni di un AFA sono i

seguenti [20]:

• il guadagno, G;

• la potenza di saturazione;

• la cifra di rumore.

Il guadagno di un AFA è definito come

il rapporto, generalmente espresso in

decibel, tra la potenza in uscita e la

potenza in ingresso al dispositivo.

Valori tipici del guadagno variano tra

30 e 35 dB; in particolari configura-

zioni possono essere raggiunti valori

del guadagno attorno ai 45÷50 dB. Il

guadagno dell’amplificatore si modi-

fica al variare della lunghezza d’onda

all’interno della banda di amplifica-

zione, come illustrato in figura c nel

caso di un EDFA.

Inoltre esso dipende dal valore della

potenza del segnale in ingresso:

raggiunto un certo valore critico, il

guadagno dell’amplificatore, fino ad

allora costante, diminuisce rapida-

mente al crescere della potenza in

ingresso. Questo fenomeno, che può

essere rilevato dall’esame delle curve

riportate in figura c, è detto di satura-zione ed è causato dalla riduzione del

livello di inversione di popolazione

prodotta da un segnale intenso. Il

parametro che lo caratterizza è la

potenza di saturazione in uscita, defi-

nita per convenzione come la potenza

ottica emessa dal dispositivo per cui il

guadagno dell’AFA si dimezza.

Negli EDFA questo parametro

generalmente assume valori tra i 13

e i 20 dBm.

La cifra di rumore invece misura di

quanto l’OSNR all’uscita dell’amplifi-

catore è peggiorato, a causa dell’ASE,

rispetto al valore in ingresso: nel caso

teorico (filtraggio estremamente selet-

tivo attorno al segnale utile, mezzo

attivo completamente invertito,

assenza di perdite in ingresso del

dispositivo) si ha una diminuzione

dell'OSNR di 3 dB. Nelle applicazioni

pratiche, la cifra di rumore dipende in

modo sensibile dalla lunghezza d’onda

di pompaggio (oltre che dalla

lunghezza d’onda di operazione). La

condizione più favorevole è ottenuta

pompando l’erbio a 980 nm: in questa

configurazione si produce infatti nel

mezzo una inversione di popolazione

più elevata che non nel caso del

pompaggio attorno a 1480 nm. Per gli

EDFA pompati a 980 nm la cifra di

rumore è generalmente dell’ordine di

5-6 dB, quindi ancora abbastanza

vicina al limite teorico; per quelli

pompati a 1480 nm essa cresce invece

fino a 7-9 dB.

La disuniformità spettrale del guada-

gno costituisce un problema per le

applicazioni degli EDFA nei sistemi

multicanale, perchè disequalizza le

diverse portanti ottiche. Essa è miti-

gata in condizioni di segnale più

intenso, quando l’amplificatore è

saturato, ma in queste condizioni il

guadagno è sensibilmente ridotto. Un

modo per ovviare a questo inconve-

niente consiste nel cambiare la matri-

ce vetrosa che ospita gli ioni erbio, ad

esempio sostituendo il vetro silicatico

con vetro fluo-

r o z i r c o n a t o

(ZBLAN). In

questo caso

infatti la diffe-

rente compo-

sizione chimi-

ca del vetro

produce leg-

gere variazioni

nella struttura

dei livelli

energetici del-

l’erbio, e ne

modifica le

caratteristiche

di assorbimen-

to e di emis-

sione. Per fare

un esempio

“ p r e z i o s o ” ,

questo feno-

meno è lo

stesso che pro-

duce la colora-

zione rossa del

rubino o verde dello smeraldo. Lo

ione drogante, le cui bande di assorbi-

mento sono modificate è in questo

caso il cromo in una matrice cristallina

di Al2O

3(rubino) ovvero di berillo,

Al2Be

3(Si

6O

18) (smeraldo). In genera-

le gli AFA in erbio: silice presentano

guadagno uniforme su una regione di

circa 20 nm attorno a 1550 nm, contro

gli oltre 30 nm di quelli in erbio: con

vetro fluorozirconato.

Il guadagno delle fibre attive in silice

può infine essere reso uniforme utiliz-

zando amplificatori a più stadi unita-

mente a opportune tecniche di

filtraggio ottico (reticoli di diffrazione

in fibra ottica).

Figura c Effetti spettrali di saturazione del guadagno inun AFA ad erbio al variare della potenza delsegnale in ingresso.


Correction for Submarine Systems): essi sono in gradoridurre a 10-11 un tasso di errore di linea di 2x10-4, conuna ridondanza sul segnale utile di solo il 7 per cento.Un canale STM-16 cui sia applicato un codice FECopera alla velocità di cifra di 2,66 Gbit/s. Grazie aicodici FEC, il ricevitore può accettare OSNR più bassie possono essere ottenuti incrementi di oltre 4 dB delmargine di sistema. Questo margine può essere speso,ad esempio, per aumentare il passo di amplificazione,con una conseguente riduzione dei costi necessari perrealizzare degli impianti.

4.2 Sistemi Wavelength Division Multiplexing (WDM)

I sistemi WDM presentano il vantaggio di incre-mentare la capacità di trasporto di una singola fibracon criterio additivo, affiancando più canali TDM, adesempio tramite l’utilizzo di sistemi a 2,5 Gbit/s(SDH STM-16), sullo stesso portante ottico. Inquesto modo i vincoli di sistema sul singolo canalesono meno stringenti.

La multiplazione ottica comporta tuttavia altri tipidi problemi. Lo schema di un tipico sistema WDM èmostrato nella figura 3.

Il segnale modulato, uscente da N trasmettitori, èmultiplato tramite un diramatore passivo 1:N nellafibra di linea. Il numero dei canali può variare oggi da4 a 32. Le perdite del dispositivo sono compensate daun EDFA di potenza, che amplifica simultaneamentetutti i canali riportandoli al livello desiderato. Unaserie di amplificatori di linea posti in cascatacompensa l’attenuazione delle tratte di fibra; altermine del collegamento i segnali sono demultiplatitramite un diramatore passivo e un filtro selettivo inlunghezza d'onda isola il canale desiderato perinviarlo al ricevitore. Le perdite per la diramazione eil filtraggio sono compensate da un preamplificatoreottico posto a monte del demultiplatore.

Per consentire ai diversi canali di fornire presta-zioni equivalenti, i vari elementi costituenti il sistema

devono soddisfare una serie di requisiti, attorno aiquali è oggi in corso un notevole sforzo tecnologico:l'amplificatore ottico deve anzitutto consentire diamplificare i diversi canali in modo adeguato e inegual misura. Questa richiesta comporta, nei sistemicon un numero di canali medio-alto, di sviluppareEDFA molto potenti (fino a 17 dBm), dotati di accor-gimenti costruttivi che consentano di equalizzare ilguadagno dell'erbio, che presenta una natura spettraledisuniforme, come è già stato osservato nel paragrafoprecedente a proposito del gain peaking [2], [14]. Unapproccio molto efficace per equalizzare il guadagnoconsiste nel realizzare EDFA a più stadi di amplifica-zione che utilizzano al loro interno speciali filtricostruiti con la tecnologia dei reticoli di diffrazionerealizzati per effetto foto-rifrattivo direttamente nellafibra ottica [15]. Un altro approccio al problemaconsiste nell’impiego di fibre attive in cui gli ionierbio sono impiantati in matrici vetrose fluorurate (siveda al riguardo il riquadro a pagina 36), che offronoper loro natura caratteristiche di maggiore uniformitànello spettro del guadagno. Gli amplificatori devonoinfine possedere un meccanismo attivo di controllodel guadagno per garantire il corretto funzionamentodel sistema anche quando una o più portanti ottichevengano soppresse da guasti o da altre motivazioni. Ildemultiplatore deve inoltre presentare un elevatogrado di isolamento sui vari canali per ridurre alminimo le penalità legate alla diafonia: anche inqueste applicazioni l’utilizzo della tecnologia dei filtria reticolo sembra essere molto promettente.

I sistemi WDM sono, infine, penalizzati, indipen-dentemente dalla velocità di modulazione sul singolocanale, dall'insorgere della interazione a quattrofotoni, o Four Wave Mixing (FWM) (si veda al riguardoil riquadro a pagina 32), che genera prodotti di inter-modulazione a ben precise frequenze date da oppor-tune combinazioni delle frequenze delle diverseportanti ottiche [3], [5], [8]. Questo fenomeno è parti-colarmente dannoso quando i diversi canali sonospaziati uniformemente in frequenza. In questo caso iprodotti di intermodulazione cadono all’interno dellabanda elettrica del ricevitore e interferiscono con ilsegnale causando penalità di rilievo.

L'efficienza del FWM dipende in misura sensibiledalla distribuzione della dispersione lungo la fibra ed èmassima quando questa è prossima allo zero sull’interocollegamento. Nella realizzazione di sistemi WDMsottomarini, va dunque posta la massima attenzionealla distribuzione della dispersione lungo il collega-mento. Conviene evitare infatti di utilizzare fibreottiche con lunghezza d’onda di dispersione nulla checada all’interno del pettine delle portanti ottiche delsistema, quali sono ad esempio le fibre a dispersionespostata. Il portante fisico ideale per queste applica-zioni dovrebbe essere una fibra ottica a bassa disper-sione, che non presenti lo zero della dispersione nellafinestra spettrale in cui il sistema opera. Questa fami-glia di fibre NZD (Non Zero Dispersion) è stata giànormalizzata dalla ITU-T con la RaccomandazioneG.655. Tuttavia, la presenza di dispersione residuaconduce a differenti penalità sui differenti canali delsistema, anche se si utilizzano i criteri di dispersionmanagement esposti nel paragrafo precedente.


Figura 3 Schema di un collegamento punto a puntocon la tecnica della divisione di lunghezzad’onda WDM.


In generale, infatti, a causa della pendenza nonnulla della curva di dispersione presentata dalle fibrestandard per telecomunicazioni, l’equalizzazionecompleta della dispersione può essere ottenuta solo auna determinata lunghezza d’onda, che può esserescelta diversamente a seconda del progetto e dellaparticolare applicazione. Alcuni canali della grigliapresentano quindi una certa dispersione residua che,sulle distanze caratteristiche dei sistemi sottomarini,si accumula raggiungendo valori considerevoli. Altermine della linea, dopo lo stadio di demultiplazioneottica, può essere perciò necessario equalizzare ognisingolo canale utilizzando una opportuna fibracompensatrice, ovvero speciali dispositivi basati sullafotoinduzione su un brevespezzone di fibra ottica di unreticolo di Bragg con passovariabile (Chirped BraggGrating) [7].

In ITU-T, nella bozza diRaccomandazione G.mcs(multi-channel systems, chetuttavia si riferisce a sistemiterrestri), è in fase di norma-lizzazione una griglia di riferi-mento per le frequenzeottiche che potranno essereimpiegate nei sistemi WDM.In base alla griglia proposta,oggetto di un acceso dibattitoin ITU-T, la spaziaturaminima tra i canali WDM è di100 GHz (0,8 nm a 1550 nm).Sulla banda di amplificazioneofferta dagli amplificatori otti-ci oggi disponibili (circa 30 nm)potrebbero dunque essereallocati non più di quarantacanali.

Anche nei sistemi WDM sono molto impiegaticodici correttori d’errore di tipo FEC: in questo casosi tende però a utilizzare la maggiore tolleranzasull’OSNR, che si guadagna con l’impiego dei codiciFEC, per ridurre la potenza ottica sui vari canali. Siriduce considerevolmente in questo modo l’incidenzadegli effetti non lineari (SPM, FWM e XPM).

I sistemi WDM potranno essere utilizzati nelbreve termine per potenziare le prestazioni deisistemi sottomarini punto-punto e per sfruttare cosìparte dell'ampio margine di sistema che in genere siassume in sede di progetto. In prospettiva, le poten-zialità del WDM potranno essere impiegate in modopiù completo progettando reti sottomarine con instra-damento ottico, utilizzando degli add-drop multiplexersottici completamente passivi, in grado di estrarre ereinserire uno o più canali, come sarà chiarito nelparagrafo successivo.

Un quadro riassuntivo dello sviluppo delle tecno-logie di trasmissione TDM e WDM è mostrato nellatabella 3: in essa sono elencati i sorprendenti risultaticonseguiti in laboratorio negli ultimi anni; in questiesperimenti sono state utilizzate soluzioni tecnichepiuttosto complesse, in conseguenza dei notevolis-simi progressi ottenuti, che hanno portato le attuali

tecnologie ottiche a sfiorare i limiti fisici intrinseci alportante ottico. Quasi tutti gli esperimenti, i cui risul-tati sono riportati in tabella, sono stati effettuati inuna configurazione sperimentale detta ad anello diricircolazione, nella quale la propagazione fino alladistanza desiderata è emulata facendo circolare piùvolte una sequenza di dati in un anello di fibra otticacontenente alcuni amplificatori ottici e in cui la fibraè avvolta su bobine. Queste configurazioni sono estre-mamente efficaci per gli obiettivi perseguiti con leprove in laboratorio, volti ad esplorare i limiti dellediverse tecniche di trasmissione; esse tuttavia hannoil difetto di non rispecchiare generalmente le caratte-ristiche dei collegamenti reali.

4.3 Un nuovo approccio trasmissivo ai sistemi TimeDivision Multiplexing (TDM): i sistemi solitonici

Una alternativa alla multiplazione nel tempo ditributari elettrici che consente di raggiungere cadenzedi trasmissione estremamente elevate (20-40 Gbit/sed oltre) è costituita dalla multiplazione diretta neltempo di più tributari ottici OTDM (Optical TimeDomain Multiplexing). Questo procedimento nonpermette di utilizzare il formato convenzionale dimodulazione NRZ, ma richiede di adottare il formatoRZ con impulsi ottici molto stretti, così da poter inte-rallacciare le sequenze ottiche tributarie utilizzandoopportuni dispositivi (ad esempio linee di ritardoottiche e accoppiatori 2x2).

All’interno della cornice dell’OTDM, le difficoltàdi progetto legate alla ricerca di bilanciare le esigenzecontrastanti di avere un elevato rapportosegnale/disturbo in ricezione e di evitare l'insorgenzadi effetti non lineari, trovano una soluzione concet-tualmente molto elegante con l'adozione di tecnichedi trasmissione con solitoni ottici. Con queste tecnichel'insorgenza di effetti non lineari non è dannosa, ma èricercata deliberatamente: il solitone è infatti un parti-colare tipo di impulso ottico, che può essere generatoin un mezzo non lineare di tipo Kerr, per il quale l'ef-


Tabella 3 Cronologia dei progressi tecnici ottenuti con le tecnologie ottiche di tra-smissione convenzionali (TDM e WDM).

10

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10

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160

5

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2,5

2,5

2,5

5

5

5

5

2

1

4

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32

8

20

22

32

4,5

9,0

4,0

4,0

4,0

8,0

6,3

9,5

9,3

92

93

94

95

96

95

95

96

97

KDD

KDD/AT&T

Pirelli

Pirelli

Pirelli

AT&T

AT&T

KDD

AT&T

Capacitàtotale

(Gbit/s)

Velocità dicifra/canale

(Gbit/s)

Numerodi canali

Distanza(migliaiadi km)

Anno Ente


fetto della dispersione è completamente bilanciatodalla non linearità [5], [8]. Questo bilanciamento èpossibile solo nella regione in cui la dispersione dellafibra è positiva (regione di dispersione anomala, siveda il riquadro a pagina 30). In condizioni ideali(assenza di perdite), il solitone si propaga indefinita-mente senza distorsioni. La compensazione delladispersione si ottiene per un dato profilo temporaledell'impulso (secante iperbolica) quando è soddisfattauna relazione che lega la larghezza dell’impulso allasua potenza di picco: secondo questa relazione, minoreè la dispersione, più bassa è la potenza necessaria pereccitare un solitone ottico. Questi limiti stringenti nonpongono tuttavia problemi nelle realizzazioni pratiche,perché il solitone è una soluzione stabile delle equa-

zioni di propagazione: ad essa infatti tendono aduniformarsi automaticamente, entro certi limiti, anchegli impulsi che come potenza e forma si discostano inqualche misura dal profilo di un solitone.

In pratica, i solitoni ottici possono essere generati inuna linea in fibra ottica nella quale l'attenuazione siacompensata tramite l’utilizzo di EDFA. La distanza tragli amplificatori deve però essere tale che su di essa ladispersione non distorca in modo troppo marcato l’im-pulso ottico: in queste condizioni il solitone può “rico-struirsi” dopo ogni stadio di amplificazione e “vede”mediamente una linea senza attenuazione [2].

Limiti fondamentali alla massima distanza dipropagazione di una sequenza di impulsi solitonici edalla velocità di cifra sono fissati rispettivamente dallainterazione non lineare tra il rumore ottico degliEDFA e i solitoni, che provoca una fluttuazione deitempi di arrivo dei solitoni stessi (jitter di Gordon eHaus), e dall’interazione tra solitoni adiacenti che, sesono troppo vicini temporalmente, possono attrarsi ecollidere o respingersi alterando cosí la sequenza deidati: esperimenti recenti hanno permesso di rilevareche le tecniche di dispersion management utilizzate percompensare la dispersione nelle trasmissioni conven-zionali risultano benefiche anche nei confronti deljitter di Gordon-Haus [16].

Nelle applicazioni pratiche delle tecniche ditrasmissione solitonica si incontrano però alcuni

problemi: in primo luogo, le sorgenti da utilizzarsi neisistemi devono essere in grado di produrre sequenzedi impulsi privi di modulazione di fase spuria. Questitipi di sorgenti, basate su laser ad anello in fibraattiva, operanti in regime di mode-lock, sono in gradodi produrre impulsi ottici della durata di pochi picose-condi a cadenze di cifra di 10 GHz, ma sono ancoraabbastanza complesse e richiedono una stabilizza-zione termica molto accurata, oltre a un precisocontrollo della polarizzazione in cavità [2].

Nonostante i risultati di grande interesse ottenutiin laboratorio (si veda la tabella 4), una ulteriore diffi-coltà che si oppone all’applicazione di sistemi solito-nici nei collegamenti reali è il passo eccessivamenteridotto degli amplificatori (circa 40 km). È oggi in

corso di attuazione un note-vole sforzo di ricerca per supe-rare questa limitazione; alcunesoluzioni sono già stateproposte e sono in via di speri-mentazione.Un altro campo di applicazionemolto promettente riguardal’utilizzazione di tecniche ditrasmissione solitoniche neisistemi WDM; in questo casoil principale problema daaffrontare riguarda le collisionitra solitoni a frequenzediverse: esse si verificano inquanto i solitoni presenti neidiversi canali (cioè a lunghezzed’onda differenti) si propaganoa velocità diversa a causa delladispersione cromatica dellafibra. In un mezzo ideale senza

perdite, due solitoni di diverso colore si attraversanorecuperando il profilo temporale originale dopo la colli-sione. Questa caratteristica è dovuta al fatto che ledistorsioni prodotte dall’interazione non lineare nellaprima metà della collisione (che avviene generalmentelungo alcune decine di chilometri) sono riassorbitenella seconda. Se i solitoni sono amplificati da unEDFA, mentre la collisione è in corso, questa simme-tria è rotta e lo spettro ottico degli impulsi risultaessere alterato; questo comportamento genera un ulte-riore jitter temporale. Questi problemi sono in via disoluzione mediante opportune tecniche di dispersionmanagement ovvero tramite l’utilizzo di opportunetecniche di filtraggio ottico [16], [17].

I sistemi solitonici, se da un lato presentano inte-ressanti vantaggi, dall’altro non sono ancora tecnologi-camente maturi e competitivi rispetto a quelli conven-zionali impiegati su distanze transoceaniche. Inoltreessi comportano un cambiamento di approccio radicalerispetto a quelli oggi adottati con i sistemi WDM, conle incognite che conseguono in termini di affidabilità,di supervisione e di altre caratteristiche che consen-tano un agevole e sicuro esercizio di questi sistemi.Non è prevedibile quindi il loro utilizzo nel breve-medio termine.

Un confronto molto interessante e particolareg-giato tra le prestazioni dei sistemi TDM e WDMconvenzionali e i sistemi solitonici è fornito in [17].


Tabella 4 Cronologia dei progressi tecnici ottenuti con le tecnologie ottiche di tra-smissione solitoniche.

10

10

20

20

60

80

200

10

5

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20

20

10

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1

2

2

1

3

8

10

1000

11

13

9

10

9,5

6

1991

1992

1993

1995

1996

1996

1997

NTT

AT&T

AT&T

KDD

KDD

AT&T (Lucent)

CNET

Capacitàtotale

(Gbit/s)

Velocità dicifra/canale

(Gbit/s)

Numerodi canali

Distanza(migliaiadi km)

Anno Ente


5. Stato attuale e prospettive future dei sistemi ottici sottomarini

Dal loro avvento nel 1985, i sistemi ottici sottoma-rini si sono rapidamente moltiplicati in tutto ilmondo. Da allora sono stati posati oltre 500mila km dicavi sottomarini che connettono più di 60 Paesi.

Inizialmente i sistemi ottici sono stati utilizzati neicollegamenti punto-punto. I sistemi di prima genera-zione operavano in seconda finestra a velocità di cifradi 140 Mbit/s ed erano limitati in attenuazione. Inquesti sistemi, utilizzanti fibre convenzionali (Racco-mandazione ITU-T G.652), la sezione di rigenera-zione era di circa 40-60 km, a causa dell’attenuazionepiù elevata della fibra ottica attorno a 1310 nm (circa0,35-0,40 dB/km). Con l’introduzione delle fibre adispersione spostata (Raccomandazione ITU-T, G.653),potendo operare nella regione nella quale si ha ilminimo assoluto dell’attenuazione per le fibre in silice,si è potuta spingere la tratta di rigenerazione anche soprai 120 km, con velocità di cifra fino a 565 Mbit/s nellagerarchia plesiocrona (PDH), come mostrato nel § 2.

In anni più recenti hanno cominciato ad essererealizzate architetture embrionali di rete, come per ilTAT-8 (1988) e TPC-3 (1989), condividendo icammini ottici sottomarini sullo stesso cavo. Perconsentire l'approdo in più punti, i cammini eranoseparati tramite opportune unità di diramazionesommerse. Queste unità erano dotate di un rigenera-tore per ogni cammino ottico e di commutatori elet-trici per instradare opportunamente il traffico,permettendo di connettere tutti gli approdi, ovvero diconcentrare la capacità su un numero minore di essiper necessità di traffico ovvero per danneggiamentodel collegamento in uno degli approdi.

Una struttura di rete più complessa fu realizzatanel 1991 con il TAT-9, che ha cinque punti diapprodo e la possibilità di reinstradare il trafficotramite multiplatori elettrici sommersi in grado digestirlo. Il sistema TAT-9 opera con sistemi con velo-cità di cifra di 565 Mbit/s; la complessità delle appa-recchiature sommerse ha tuttavia comportato un taleaumento dei costi che nessun'altra rete sottomarina diquesto stesso tipo è stata realizzata successivamente.

La nuova generazione di sistemi sottomarini asingolo canale con amplificazione ottica opera convelocità di cifra variabili da 2,5 Gbit/s a 5 Gbit/s.Questo salto di qualità, ottenuto a prezzi più conte-nuti rispetto ai sistemi precedenti, ha consentito direalizzare collegamenti sottomarini transoceanici conpercorsi di ridondanza anche nel tronco principale.Sistemi a 2,5 Gbit/s ed a 5,3 Gbit/s sono già in servizioper collegamenti che attraversano l’Oceano Atlantico(TAT-13), l’Oceano Pacifico (TPC-5) e per unamolteplicità di collegamenti più brevi (continentali)posati in diverse parti del mondo. Questi sistemigeneralmente forniscono ancora collegamenti punto-punto tra le reti di trasporto terrestri SDH (Synchro-nous Digital Hierarchy) dei diversi Paesi: in Italia, adesempio, sono oggi in servizio sistemi senza rigenera-tori a 2,5 Gbit/s nella rete di trasporto nazionale suicollegamenti sottomarini a festoni.

La nuova generazione di sistemi sottomarini èstata concepita con l’obiettivo di consentire capacità

di trasporto dell’ordine di qualche decina di Gbit/s.La tecnologia più promettente allo scopo - e in via diconsolidamento - sembra essere quella del WDM,come ampiamente discusso nei paragrafi precedenti.Il WDM offre infatti il duplice vantaggio di permet-tere una crescita graduale della capacità del collega-mento e di introdurre flessibilità nella rete, consen-tendo l’instradamento in lunghezza d’onda dei flussiottici dei dati di informazione.

Questo considerevole miglioramento della connet-tività dei sistemi sottomarini costituisce la principalemotivazione trainante per lo sviluppo e la rapidaintroduzione della tecnologia WDM: l'utilizzo esten-sivo dell’amplificazione ottica e della SDH nelle retiterrestri sta infatti aprendo prepotentemente la stradaall'introduzione dei nuovi concetti di opticalnetworking anche nel settore dei sistemi sottomarini,con l'adozione di architetture di rete magliata o adanello. L'impiego combinato di amplificatori ottici edella tecnologia WDM sta di fatto avviando unanuova rivoluzione nel settore, rendendo realizzabilireti ottiche su scala transoceanica.

L'utilizzo dell’amplificazione ottica ha già consen-tito di realizzare semplici strutture di reti sottomarine,in grado di fornire una protezione, mediante unatopologia ad anello semplice (TAT-12 e TAT-13 eTPC 5) con più cammini di ridondanza e con tempidi ripristino veloci. In altri sistemi, quali quelli APCN(Asia Pacific Cable Network) è stata invece predispostala possibilità di diramazione con dispositivi sommersi.

Una semplice architettura in grado di assicurare laconnettività tra varie stazioni di terra, ad esempio aseguito di una interruzione di linea, è mostrata nellafigura 4: essa utilizza due fibre e quattro lunghezzed’onda (contraddistinte dai quattro diversi colori),mentre la riconfigurazione è effettuata tramiteelementi di instradamento SDH (ADM o permutatori).

Nel caso di rottura della fibra 2 il collegamentodella stazione C con A è garantito attraverso Y. Leterminazioni Y e X agiscono come nodi di instrada-mento. Il dispositivo chiave di tutte le strutture diquesto tipo di connessione è il multiplatore inseri-tore-estrattore ottico OADM (Optical Add-Drop Multi-


Figura 4 Architettura esemplificativa di rete che garan-tisce la ridondanza dei collegamenti.


plexer) che è in grado di estrarre e reinserire dalla fibrauno o più canali a lunghezze d’onda stabilite,lasciando transitare gli altri direttamente.

Nella figura 5 è illustrata una possibile realizzazionedi questo dispositivo: in essa si utilizzano filtri riflettoria reticolo di Bragg fotoimpressi nella fibra e dispositivichiamati circolatori ottici. L’OADM può anche conte-nere uno stadio di amplificazione necessario a compen-sare le perdite causate sui canali in transito dai disposi-tivi ottici di estrazione e reinserimento del canale. Lasoppressione della potenza residua sul canale estratto ereinserito deve poi essere molto elevata ed è quindinecessario disporre di un filtraggio ottico molto selet-tivo e stabile rispetto alle variazioni di temperatura eall’invecchiamento dei componenti.

Poiché gli OADM devono essere generalmenteutilizzati in serie, le perdite, la diafonia e la disequa-lizzazione dei canali ottici introdotte da questi dispo-sitivi devono essere molto contenute.

Per i nuovi sistemi le diverse soluzioni realizzativeprevedono l’impiego di un numero di canali variabileda quattro a otto, modulati con una velocità di cifra di2,5 Gbit/s per canale. Il primo sistema sottomarino adutilizzare estensivamente l’instradamento ottico e

OADM sarà SEA ME WE 3 che unirà la GranBretagna all’Indonesia attraverso il Mediterraneo, ilMar Rosso e l’Oceano Indiano. SEA ME WE porteràinizialmente quattro canali WDM. Gli OADM prov-vederanno ad estrarre il traffico verso un dato Paese ea reinserire il traffico che da questo parte verso glialtri Paesi serviti dal cavo. Questa tecnologia saràutilizzata anche nel futuro Africa ONE (OpticalNEtwork), che prevede un anello di cavo ottico checirconda l’intero continente africano con OADM perservire i principali Paesi costieri.

È interessante infine segnalare il sistema FLAG(Fiber Link Around the Globe), in fase di ultimazione,che consiste in un collegamento ottico sottomarinoche collega tra loro tutti i continenti.

Per ciò che concerne la situazione nel nostro Paese,i primi sistemi sottomarini con tecnologia WDM entre-ranno in servizio nella rete di Telecom Italia nel 1998sul collegamento tra Roma e Palermo: inizialmenteessi saranno impiegati con una capacità di 5 Gbit/s(2x2,5 Gbit/s) per ogni coppia di fibre su 480 km conquattro amplificatori sommersi. Il collegamento

consente un incremento di capacità fino a 10 Gbit/saggiungendo altri due canali a 2,5 Gbit/s a quelli già inservizio. Questo incremento si ottiene agendo soltantosui terminali di linea. La capacità complessiva delcollegamento sarà di 80 Gbit/s (cavo ad otto fibre adispersione spostata). L'incidenza del FWM è stataridotta utilizzando fibre DS selezionate in modo daavere una lunghezza d'onda di dispersione nulla situatafuori dal pettine costituito dalle portanti ottiche.

6. Conclusioni

Le tecnologie ottiche hanno dato un elevatoimpulso allo sviluppo di sistemi di trasmissione sotto-marini. Sistemi in grado di operare su migliaia di chilo-metri con capacità dell’ordine di 10 Gbit/s e oltre sonooramai usciti dai laboratori, grazie all’utilizzo di ampli-ficatori ottici (EDFA) e della multiplazione neldominio delle lunghezze d’onda (WDM). L’introdu-zione degli EDFA nei sistemi sottomarini ha infatticonsentito di ridurre o eliminare completamente gliapparati elettronici di rigenerazione sommersi e hapermesso, al contempo, di aumentare l'affidabilitàdell'impianto semplificandone la progettazione, peralcuni aspetti, e l'installazione. È stato così possibile inpochi anni ottenere un sostanziale incremento, all’in-circa di un fattore otto, della capacità dei sistemi sotto-marini a prezzi contenuti, passando dai 565 Mbit/s deisistemi a singolo canale rigenerati di ultima genera-zione ai 5 Gbit/s di quelli (sempre a singolo canale)con amplificazione ottica oggi in servizio. Le nuovetecnologie introducono anche nell’esercizio deisistemi un certo grado di flessibilità poiché consen-tono di progettare il sistema in modo tale da permet-tere upgrade graduali delle prestazioni.

Un’altra spinta di rilievo allo sviluppo dei sistemisottomarini è stata data dell’introduzione della tecno-logia WDM che sta aprendo la strada alla realizza-zione di reti SDH su scala transoceanica: queste reti,con capacità estremamente elevata, potranno incorpo-rare funzioni di protezione e instradamento chepermetteranno di conferire ad esse grande flessibilitàcon un grado molto elevato di affidabilità. La realizza-zione di questi sistemi complessi è ormai imminentee pone obiettivi sfidanti sul piano normativo alloscopo di garantire la compatibilità dei nuovi apparatie componenti tra loro e con le strutture esistenti. LaRaccomandazione G.oass, nella quale sono prescrittele principali caratteristiche dei sistemi sottomarinicon amplificazione ottica, sarà definita in tutti idettagli entro il prossimo triennio.

È già in corso in ITU-T, inoltre, un’intensa attivitàvolta a normalizzare i diversi aspetti connessi con isistemi multicanale: una prima Raccomandazione,G.mcs, riferita oggi ai soli sistemi terrestri, è già stataredatta e approvata; sono in fase di discussione inoltrele modifiche da apportare alle Raccomandazioni sugliamplificatori ottici per includere in esse le applica-zioni multicanale. È stato anche concordato, semprein ambito ITU-T, un ambizioso piano di lavoro checomprende lo sviluppo di diverse Raccomandazionidestinate a coprire in maniera coerente i diversiaspetti del networking ottico quali, ad esempio, gli


Figura 5 Schema esemplificativo di un Add-DropMultiplexer (multiplatore, inseritore, estratto-re) Ottico.


aspetti riguardanti gli apparati, la componentistica, learchitetture, la gestione.

In conclusione, il sogno shakespeariano delfolletto Puck di circondare il mondo con una ghir-landa, citato nell’esergo dell’articolo “Cavi ottici persistemi di telecomunicazione sottomarini: statodell’arte e prospettive” pubblicato in questo numero[1], è già stato tradotto in realtà, con la realizzazionedel Fibre Link Around the Globe, dall’attuale retedi telecomunicazioni sottomarina che ha ormaiavvolto l’intero globo terrestre. È dunque plausibileprevedere che le tecnologie ottiche per i sistemisottomarini continueranno la loro evoluzione versofunzioni di rete sempre più avanzate e complesse, inmodo da consentire di mettere a punto le soluzionitecniche appropriate per i bisogni specifici deglioperatori di mercato.

La biografia degli autori è riportata a pagina 26.


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[19] Svelto, O.: Principi dei Laser. Seconda Edizione,Tamburini Editore, Milano, 1972.

[20] Artiglia, M.; Potenza, M.: Progetto di amplificatoriottici in fibra attiva. «Alta Frequenza», Vol. IV, n.4, pp. 217-240, 1992.

AFA Amplificatore ottico a Fibra AttivaAPCN Asia Pacific Cable NetworkASE Amplified Spontaneous EmissionDFB Distributed Feed-BackDS Dispersione SpostataEDFA Erbium Doped Fibre AmplifierFEC Forward Error CorrectionFLAG Fiber Link Around the GlobeFWM Four Wave MixingNRZ Non Ritorno allo ZeroNZD Non Zero DispersionOADM Optical Add-Drop MultiplexerONE Optical NEtworkOSNR Optical Signal to Noise RatioOTDM Optical Time Domain MultiplexingPDH Plesiochronous Digital HierarchyPMD Polarisation Mode DispersionSDH Synchronous Digital HierarchySONET Synchronized Optical NETworkSPM Self Phase ModulationTDM Time Division MultiplexingWDM Wavelength Division MultiplexingXPM Cross Phase ModulationZBLAN Zirconio (Zr), Bario (Ba), Lantanio

(La), Alluminio (Al), Sodio (Na) (vetroa base di)

44



1. Introduzione

Le telecomunicazioni mondiali si sono sviluppateprincipalmente sulla base delle relazioni commercialiche si sono instaurate nel corso dei decenni tra deter-minate aree geografiche, in primo luogo tra gli StatiUniti e l’Europa.

Anche i flussi migratori hanno giocato un ruolo dirilievo in questo sviluppo, soprattutto tra le aree comel’Europa, il Sud America e l’Australia in cui sensibileera la richiesta di connettività tra le comunità locali ela madrepatria da cui esse traevano origine.

Con lo sviluppo della società industriale si è postofin dall’inizio il problema di estendere le reti di tele-comunicazioni ad altri continenti in modo da assicu-rare la possibilità di comunicare con continuità e sicu-rezza e di facilitare gli scambi commerciali e le rela-zioni tra le popolazioni.

I cavi sottomarini, inizialmente telegrafici, sonostati il primo mezzo utilizzato per soddisfare taliesigenze: la posa del primo cavo in grado di traspor-tare il segnale risale infatti, come è stato ricordato in[1], all’inizio della seconda metà del secolo scorso.

I sistemi in cavo sottomarino, pur vantando quindiuna lunga storia, costituiscono una realizzazionetecnica sempre all’avanguardia in quanto in tuttiquesti anni hanno prontamente recepito o addirittura

stimolato nuove soluzioni tecniche nello sforzocostante di superare le limitazioni poste dalle tecno-logie via via impiegate.

In centocinquanta anni si è assistito così ad uncrescendo continuo - intensificatosi in questi ultimidecenni - di potenzialità, prestazioni e capacità deisistemi in cavo sottomarino: dai primi cavi telegraficimessi in servizio nella seconda metà del secolo scorsoagli attuali cavi in fibra ottica con amplificatori otticisommersi.

Questa continua tensione per approntare soluzioniinnovative nasce dall’esigenza di soddisfare unadomanda sempre crescente in termini di quantità dicomunicazioni da trasmettere e, d’altra parte, dallacrescente tipologia di servizi da assicurare, conte-stuale allo sviluppo dell’economia e delle relazioni suscala planetaria.

2. I portanti ottici nell’attuale scenario delle telecomunicazioni

Lo sviluppo economico di nuove aree qualil’Estremo Oriente e, in particolare, il Giappone,nonché le mutate condizioni politiche in regioniinizialmente chiuse e a scarsa comunicazione con ilresto del mondo, quali i Paesi dell’Est europeo, i

ALFREDO BARBIANI

Cavisottomarini

Cavi sottomarini nelle telecomunicazioni internazionali

In uno scenario delle telecomunicazioni mondiali in continua e rapida evoluzione i siste-mi in cavo sottomarino continuano a rappresentare il mezzo tecnico trasmissivo ingrado di rispondere ai fabbisogni sempre più crescenti di trasporto dell’informazionerichiesti dal mercato.L’articolo, oltre a presentare una sintesi delle tappe fondamentali attraverso cui è passa-to lo sviluppo dei sistemi in cavo sottomarino dalla metà del secolo scorso ad oggi, mettein evidenza, a seguito delle potenzialità estremamente elevate offerte dalla tecnologiadelle fibre ottiche, l’evoluzione nella costituzione di una rete mondiale capillare per tele-comunicazioni in cavo sottomarino in grado di provvedere alla comunicazione globaledi voce, dati e immagini.In questo articolo è anche presentato il ruolo di Telecom Italia come promotrice di nume-rose iniziative nelle varie regioni del mondo e in particolare nel Mediterraneo, che hannopermesso alla Società di collocarsi oggi tra i primi gestori al mondo per le dimensionidella propria rete in cavo sottomarino.


Barbiani • Cavi sottomarini nelle telecomunicazioni internazionali

Balcani e la Cina - che presentano enormi potenzialitàdi sviluppo verso il mercato esterno dopo decenni ditotale chiusura socio-economica - hanno accelerato inquesti ultimi anni, in misura sempre maggiore, la giàpur considerevole crescita delle comunicazioni inter-nazionali e in particolare di quelle intercontinentali.

Il parallelo e costante sviluppo della tecnologiadei mezzi trasmissivi ha generato un “circolovirtuoso” tra questo sviluppo e l’aumento delladomanda di servizi di telecomunicazioni. Sta di fattoche mentre da un lato l’evoluzione tecnologica hamesso a disposizione mezzi trasmissivi con capacitàgradualmente crescenti che, rendendo più facili lecomunicazioni, hanno stimolato il mercato e incre-mentato la domanda di servizi, dall’altro lato lemaggiori esigenze della clientela hanno stimolato latecnologia a fornire soluzioni innovative in grado disoddisfare queste nuove aspettative.

Un esempio concreto è offerto dallo sviluppo oggiin atto di Internet e delle applicazioni multimediali,grazie alla disponibilità di larghezze di banda moltoestese dei cavi in fibra ottica, necessarie ai relativimezzi informatici ormai diffusi capillarmente.

All’avvio di un nuovo sistema sottomarino, sipresentano quasi sempre tra i gestori preoccupazionisulla possibilità di saturare le capacità dei portantiposati che al momento della posa appaiono eccessive.Ma una volta messo in servizio il cavo, si arriva difrequente a saturarlo molto rapidamente per sviluppinon prevedibili al momento del progetto: è quanto èsuccesso, ad esempio, con alcuni cavi dell’Atlanticoche presentavano una capacità di circa 8mila circuititelefonici saturati già nei primi due anni della loro vita.

Gli stessi timori si sono manifestati quando sonostati annunciati per i primi anni del Duemila cavi concapacità superiore al milione di circuiti che oggisembrano di improbabile saturazione. L’esperienzaacquisita in tutti questi anni rende però confidentiche, con i nuovi servizi, anche in questo caso si arri-verà prima del previsto alla piena utilizzazione delnuovo portante trasmissivo.

Si è così realizzata progressivamente una rete sotto-marina sempre più estesa che costituisce una vera epropria magliatura mondiale in grado di provvedere allacomunicazione globale, cioè al trasporto di qualsiasitipo di segnale, indipendentemente dalla sorgente chelo ha generato (voce, dati, immagini): grazie infatti allepossibilità offerte dalla tecnologia, è stato possibilerealizzare strutture di rete sempre più articolate, sosti-tuendo al collegamento punto-punto, tipico delleconnessioni via cavo, collegamenti multipunto condiramazioni in grado di connettere contemporanea-mente più Paesi, fino a pervenire a strutture ad anello asé stanti o appoggiate ad altri collegamenti dorsali(backbone), quale quella schematizzata nella figura 1.

3. I Consorzi per la realizzazione e la gestionedei portanti sottomarini

Fin dalle prime iniziative, la realizzazione di unsistema in cavo sottomarino intercontinentale è risul-tata essere un progetto di rilievo ad alto rischio

imprenditoriale, con investimenti estremamenteelevati da ripartire possibilmente tra più partner,promotori dell’iniziativa, dotati di notevoli possibilitàeconomiche e tecnologiche. In questi anni si è cosìsviluppata l’impresa consortile: il prodotto che sivende, si compra o si affitta è la capacità, cioè ilnumero di circuiti sui quali un gestore o, molto piùspesso, una coppia di gestori decide di investirerisorse per soddisfare le esigenze di trasportodell’informazione con i propri corrispondenti. LaMinima Unità di Investimento, denominata MIU

(Minimum Investment Unit) non è più il singolo circuitoa 64 kbit/s ma il flusso a 2 Mbit/s, convenzionalmentecondiviso e acquistato a metà (“half MIU”) tra i duegestori ad esso interessati. È comunque possibile,nella maggior parte delle realizzazioni di impiantisottomarini in cavo, che un singolo gestore acquisiscal’intera capacità (end to end) su un dato collega-mento, qualora valutazioni strategiche o commercialisiano tali da far preferire su alcune direttrici l’interaproprietà della capacità da gestire nel corso degli anniin maniera più flessibile.

Gli investimenti, spesso di notevole entità,richiesti per progettare e per realizzare queste opere,sono suddivisi tra i diversi gestori interessati all’inizia-tiva in misura proporzionale alla capacità che essi siimpegnano ad acquisire, nell’ambito del sistema,prima dell’avvio su di esso del servizio commerciale.Questo “impegno” da ad essi il diritto, nella fase distudio sistemistico del collegamento, di esercitare lapropria influenza sull’architettura del collegamento esuccessivamente, nel corso della realizzazione, dipartecipare ad ogni decisione in materia sia tecnicache commerciale in modo da realizzare un sistema di

T

T

T T

T

Stati Uniti Gran Bretagna

Stati Uniti

TAT-13

TAT-12

Interconnessione

Unità di diramazione (B.U.)

Interconnessione

FranciaAnello

MultipuntoPunto-Punto

T

B.U.

B.U.

T

T

T

T

Apparati terminali

Figura 1

Evoluzione della struttura delle reti in cavosottomarino.


ottima qualità e da garantire al consorzio di proprietariil massimo profitto ottenibile da una vendita oculatadella capacità, ossia del prodotto disponibile.

È possibile in genere acquisire la proprietà di uncavo anche subito prima dell’avvio del serviziocommerciale; ma in questo caso, come in ogni altraquestione di carattere gestionale o commerciale,spetta ai proprietari promotori dell’iniziativa deciderese ammettere o no nel consorzio altri gestori che nefacciano richiesta. Si dispone così di un notevole gradodi flessibilità in ogni scelta, anche se ogni decisionedeve essere portata a conoscenza e condivisa daciascun proprietario e deve comunque non contrastarecon i principi dell’accordo di base sotto i cui auspici èstata intrapresa la realizzazione del collegamento, ilcosiddetto “Construction &Maintenance Agreement”.

Dopo la data di avvio delservizio commerciale, ocomunque quando i proprie-tari decidono di escluderequalunque altra richiesta dipartecipazione al consorzio, èsempre possibile acquisire ildiritto d’uso, o IRU (Indefea-sible Right of Use), della capa-cità residua non ancora impe-gnata dai singoli proprietari. Adifferenza della proprietà,l’IRU dà diritto solo all’uti-lizzo della capacità per instra-dare traffico di propria perti-nenza; il gestore che acqui-sisce l’IRU è quindi esclusoda ogni tipo di decisionedurante la vita del sistema.

D’altro canto, la sempremaggiore accessibilità ad unanuova realizzazione in cavosotto il profilo degli investi-menti, in termini di incidenzadel suo “peso” sulla realtàsocio-economica e sui bilancidi impresa dei singoli promotori, unita a rischi semprepiù contenuti, a fronte di tecnologie ormai ampia-mente collaudate, hanno fatto sì che i sistemi in cavosottomarino intercontinentali, con investimenti anchedi 1.500 milioni di dollari per singola impresa, sonooggi realizzati da “privati” e, quindi, non da consorzidi gestori ma da imprenditori che assumono completa-mente in proprio il rischio di impresa a fronte deiprofitti attesi.

I gestori che acquistano capacità trasmissivadisponibile in questi sistemi, con un rischio d’im-presa praticamente nullo - in quanto completamentea carico dei finanziatori privati - hanno a loro voltauna limitazione rispetto ai diritti da essi acquisiti nelcaso dell’impresa consortile: acquistano infatti lacapacità al prezzo fissato dai promotori del sistema enon possono far valere alcun diritto sulla capacitàinvenduta dopo la messa in servizio, che appartienecompletamente ai promotori dell’iniziativa.

L’alto costo delle operazioni di manutenzione ha

imposto poi da sempre requisiti di affidabilità moltoseveri: particolari accorgimenti sono perciò presi daiproprietari dei sistemi, siano essi gestori o privati,dalla fase di progettazione a quella di realizzazione edi posa, in modo che il cavo possa operare in modocorretto il più a lungo possibile sia per le sue caratteri-stiche tecniche intrinseche sia per la particolare curaposta nelle operazioni di posa sia anche per le prote-zioni adottate nei confronti dell’ambiente circostante.

L’utilizzo di componenti elettronici sottomarinisempre più affidabili (dalle valvole, alla rigenerazioneopto-elettronica e agli amplificatori ottici, comemostrato nella figura 2), la realizzazione di strutture dicavo più compatte, di minori dimensioni, più flessibilie meglio protette dal punto di vista dell’isolamento

elettrico e dalle aggressioni esterne (un tipo specialedi cavo ottico è stato realizzato per proteggere inparticolare il cavo dai morsi dei pescicani) nonché lesempre più accurate tecniche di posa, che si avval-gono di strumenti di alta tecnologia quali il rileva-mento del tracciato di posa via satellite e i mezzisottomarini telecomandati, la rilevazione del fondomarino con telecamere e, d’altra parte, dell’interra-mento dei cavi nelle zone più a rischio [1], [2], hannopermesso di rendere assai bassa l’incidenza dei guastidurante la vita del collegamento sottomarino.

I sistemi più recenti sono infatti realizzati concomponenti elettronici di rigenerazione o di amplifi-cazione del segnale trasmesso le cui specifiche preve-dono al più tre guasti nei venticinque anni di vitamedia del cavo.

Lo sviluppo di una rete per le telecomunicazioniin cavo sottomarino - come in passato accadde per larete mercantile - costituisce oggi un elemento strate-gico per una sempre più efficace gestione degli affari


T

Sistemi analogici con amplificazione elettronica a valvole o a transistor

Sistemi con rigenerazione effettuata mediante conversione optoelettronica

Sistemi con amplificazione ottica

T

T T

AE AE AE

T TAO AO AO

R R

WDM

LASER

FILTRO

Fibra attiva

Isolatore ottico

Isolatore ottico

4 ÷ 9 km

135 km

90 km

T AE

= =

Apparati terminali Amplificatore elettronico

R AO

= =

Rigeneratore optoelettronico Amplificatore ottico

Figura 2 Dagli elettroni ai fotoni.


su scala mondiale per i quali le telecomunicazionirappresentano uno dei principali ausili per losviluppo commerciale.

Ciò ha determinato l’acquisizione da parte deisingoli gestori delle reti di telecomunicazioni di unaposizione di rilievo nei rapporti commerciali a livellomondiale e ha spinto quelli più importanti del settore

a sviluppare una capillare rete mondiale in cavo sotto-marino, da impiegare non esclusivamente per leproprie esigenze. La rete è vista infatti non solo comemezzo per convogliare fuori dai propri confini il traf-fico nazionale, ma anche come una infrastruttura dautilizzare per introdurre correnti di traffico raccolte inaree nelle quali si esercita una certa influenza da


PRINCIPALI CARATTERISTICHE DEGLI AMPLIFICATORI OTTICI

• Uno sviluppo chiave della tecnologia, utilizzato nelle trasmissioni su fibra ottica, èrappresentato dall’introduzione degli amplificatori ottici con fibra drogata aderbio [3]. Questi dispositivi, in grado di amplificare il segnale ottico direttamente,senza operare una conversione ottico-elettrica, hanno sostituito i rigeneratoriottici permettendo di realizzare ripetitori con un numero inferiore di componenti,e, di conseguenza, maggiormente affidabili e indipendenti dalla frequenza di cifrain linea.

• Il principio di funzionamento è simile a quello del laser ed è descritto in detta-glio in [4]. Con l’introduzione degli amplificatori ottici la progettazione deisistemi sottomarini è stata modificata. Dal calcolo del passo di ripetizionebasato sulla massima distanza dopo la quale era necessario rigenerare ilsegnale, si è tornati a considerazioni basate sul rapporto Segnale/Rumore (S/N,Signal to Noise).

• Un amplificatore ottico è schemati-camente rappresentato nella figurariportata qui a fianco.

• La fibra drogata con erbio EDF(Erbium Doped Fibre) , di lun-ghezza variabile tra 10 e 40 m, è“pompata” con luce nella banda1460-1490 nm a t t r aver so unaccoppiatore ottico, favorendo ilfenomeno di emissione stimolata.L’accoppiatore è caratterizzato dauna bassa attenuazione nel sensodi trasmissione e un’alta attenua-zione verso il laser di pompa. All’uscita dell’amplificatore ottico viene inseritoun isolatore al fine di ridurre sia eventuali effetti risonanti nel sistema sia illivello di rumore. Sono diversi gli aspetti che rendono gli amplificatori otticiad erbio adatti a sistemi trasmissivi ad alta capacità:

• hanno il massimo guadagno ad una lunghezza d’onda prossima a 1,558 nm,dove le fibre ottiche presentano il minimo valore dell’attenuazione;

• funzionano in modo tale che il guadagno aumenta quando la potenza mediadel segnale di ingresso diminuisce. Questa potenzialità permette di compen-sare gli effetti di invecchiamento dei componenti ottici e delle fibre aiutando astabilizzare il livello del segnale ottico per la durata della vita utile del sistematrasmissivo.

• Gli amplificatori ottici impiegati nei sistemi in cavo sottomarino, opportunamenteintegrati da dispositivi che ne permettono il monitoraggio dalle stazioni termi-nali, sono inseriti in involucri che ne consentono la posa fino a profondità di8.000 m ed il funzionamento continuo per un periodo di venticinque anni.

• I primi sistemi in cavo sottomarino con amplificatori ottici sono stati installatinegli anni 1994-’95.

EDF

Accoppiatore ottico Isolatore

Laser di pompa


parte dei singoli gestori.Nei diagrammi delle figure 3 e 4 sono riportati i

chilometri di cavi per collegamenti internazionaliposati nel periodo 1988-’98 e l’andamento di crescitadi capacità dei singoli sistemi realizzati o pianificatinello stesso periodo.

4. Le tappe fondamentali nello sviluppo dei cavi sottomarini

4.1 Sistemi Analogici

Le innovazioni tecnologiche del Diciannovesimosecolo hanno permesso al servizio postale, una delleprime forme di comunicazione a distanza adottatediffusamente dall’uomo, di convivere, nei primi annidel secolo e limitatamente alle connessioni sulla terraferma, con il trasporto dell’informazione basato sulloscambio di segnali elettrici tra due corrispondentidistanti: risale infatti a questo periodo lo sviluppodelle reti telegrafiche terrestri che facevano uso quasiesclusivamente di conduttori in ferro o in rame conposa aerea su palificazioni in legno. Per la pienaespansione del servizio telegrafico, la barriera naturale,costituita dal mare, doveva però essere abbattuta.

Nel 1851 questa barriera (come indicato anche in[1] e [5]) fu infranta con la posa del primo cavo tele-grafico sottomarino attraverso la Manica che colle-gava l’Inghilterra con la Francia: il mare, una voltaconsiderato elemento di separazione tra le nazioni,divenne così mezzo di unione. Nel 1866, dopodiversi tentativi falliti, fu posato il primo cavo tele-grafico transatlantico destinato al servizio commer-ciale tra l’Irlanda e l’isola di Terranova. Successiva-mente nel 1868 fu posato un secondo cavo transa-tlantico tra Brest e Saint Pierre. Nel 1894 dodicicavi erano stati posati nell’Atlantico; tre portanticollegavano l’Australia all ’Asia e l ’Africa eracompletamente circondata da un cavo telegrafico.In quell’anno erano stati già posati 150mila migliadi cavi sottomarini [6].

Subito dopo la prima guerra mondiale fu fondatala Compagnia Italiana per Cavi Telegrafici Sottoma-rini, divenuta poi Italcable, e fu così avviata una note-vole attività di posa di cavi transoceanici, tra i quali il

primo cavo tra l’Italia e il Sud America, di 13.814 km,messo in servizio il 2 ottobre 1925 [1], [7].

La nascita della telefonia sottomarina si può far risa-lire al 1891, anno in cui fu posato il primo cavo telefo-nico anglo-francese: si trattava di un cavo unipolare chepresentava caratteristiche simili a quelli telegrafici.

Con l’avvento della trasmissione telefonica sulfinire del secolo Diciannovesimo, fu avviata unanuova attività di ricerca per la trasmissione adistanza del segnale fonico: i cavi telegrafici perlunghe distanze allora impiegati non consentivanoinfatti il trasporto del segnale vocale per le limita-zioni da essi presentate nella banda di frequenze datrasmettere.

Risale al 1921 la posa del primo sistema telefonicosottomarino tra la penisola della Florida e Cuba.Tuttavia, malgrado i diversi miglioramenti introdottinella tecnica di costruzione dei cavi e delle apparec-chiature terminali, la telefonia sottomarina continuavaad essere limitata dall’attenuazione alle altefrequenze per cui in quegli anni i collegamenti nonsuperavano le cento miglia nautiche.

Sebbene l’applicazione della tecnica FDM(Frequency Division Multiplexing) e dell’amplifica-zione sui sistemi terrestri cominciava a permettere iltrasporto del segnale fonico per centinaia di miglia,l’adozione delle stesse tecniche sui cavi sottomarinifu ritardata per la mancanza di componenti affida-bili da utilizzare nella realizzazione degli amplifica-tori sottomarini e, in particolare, dalla necessità diimpiegare valvole termoioniche, che presentavanouna vita limitata, nonché dalla difficoltà di realiz-zare una struttura stagna per i contenitori degliamplificatori.

La telefonia intercontinentale nella prima metà diquesto secolo fu perciò realizzata con le comunica-zioni radio su onde medie e corte. La radiotelefonia,sia pure con i notevoli miglioramenti tecnici adottatinei sistemi, trovò presto una limitazione nella dispo-nibilità dello spettro a radiofrequenze disponibile enella qualità e disponibilità offerte da questo tipo di


1988 1990 1992 1994 1996 1998

km

0

100.000

200.000

300.000

Figura 3 Chilometri di cavo sottomarino in fibra otticaposati o pianificati nel periodo 1988-’98.

Circuiti a 64 kbit/s

TAT-

8 19

88Co

lum

bus I

I 19

94 TAT-

12/1

3 19

96 FLAG

19

97

SMW

3 19

98

0

7.56022.680

120.960 120.960

241.920

50000

100000

150000

200000

250000

Figura 4 Evoluzione nel tempo della capacità di tra-sporto nei principali sistemi in cavo sottoma-rino in fibra ottica già posati o pianificati.


trasmissione, a causa dei disturbi ionosferici. Laconseguenza di queste limitazioni, intrinseche aisistemi radio allora impiegati, determinò quindi unaforte spinta verso la ricerca di soluzioni tecnologicheda applicare nel campo dei cavi sottomarini.

Le prime prove per inserire amplificatori deisegnali sui cavi telefonici sottomarini risalgono al1930-’31 ma solo nel 1943 fu installato il primosistema con ripetitore sommerso di costruzioneinglese tra l’Inghilterra e l’isola di Man. Nel 1955 fuposato un cavo sottomarino telefonico tra l’Italia el’isola di Malta.

Come indicato con maggiori dettagli in [5], glistudi e le sperimentazioni svolte nel campo dellatelefonia sottomarina culminarono nel 1956 con laposa del primo cavo transatlantico coassiale (TAT-1)tra la Gran Bretagna e gli Stati Uniti d’America. Tra il1956 e il 1986 l’attività di posa di cavi sottomarinicoassiali ha interessato in pratica tutti i mari del globo

terrestre e ha permesso di realizzare una rete sottoma-rina che ha un’estensione di circa 500mila km di cavo:sono stati in particolare posati altri sei cavi transatlan-tici (TAT-2 - TAT-7). Nello stesso periodo l’Italia harealizzato una rete di cavi sia per i collegamenti con glialtri Paesi del Mediterraneo sia per connettere sulpiano nazionale la penisola con le isole. L’insieme delMAT-1 (cavo tra Palo Laziale ed Estepona) e del TAT-5 hanno rappresentato poi nel 1970 il primo collega-mento diretto tra l’Italia e gli Stati Uniti (figura 5).

Anche la potenzialità dei cavi è cresciuta neltempo: dagli iniziali ventiquattro circuiti del TAT-1 siè passati nel 1986 ai 4.100 circuiti del TAT-7, risultatodi diverse evoluzioni tecnologiche che hannopermesso l’uso di bande di frequenza sempre piùestese (4; 12; 25 e 45 MHz) e passi di amplificazionevia via sempre più contenuti (4 km).

Raggiunte queste capacità di trasporto con i cavi, ivincoli interni alla costituzione dei sistemi, quali ildiametro della coppia coassiale compatibile con lemanipolazioni che il cavo subisce durante la fabbrica-zione e la successiva posa in mare, nonché un passo diamplificazione sempre più ridotto, hanno rallentato lo

sviluppo di ulteriori sistemi fino a provocare unarresto nell’evoluzione delle attività impiantistiche.

4.2 Sistemi Numerici

Nel momento in cui i sistemi analogici hannoraggiunto la maturità tecnologica, non potevapresentarsi un evento più rivoluzionario di quellolegato all’apparire sul mercato della tecnologia dellefibre ottiche.

Già nei primi anni Ottanta si era affermataprogressivamente questa tecnologia nel campo dellatrasmissione numerica per i portanti terrestri: l’immu-nità da interferenze esterne, l’insensibilità agli effettitermici, la bassa attenuazione e la banda passanteestremamente estesa, rispetto alle esigenze ditrasporto dell’informazione, avrebbero costituito inbreve tempo fattori vincenti delle fibre otticherispetto ai cavi coassiali.

Come si era verificato in precedenza con altri tipi dicavo, il nuovo portante fu anzitutto impiegato per appli-cazioni terrestri ma successivamente cominciò ad essereutilizzato nella posa sottomarina non appena essoraggiunse il livello di affidabilità atteso che, in questocaso, riguardava principalmente le sorgenti ed i rivela-tori ottici. Questa transizione nella modalità di impiegoavvenne tuttavia in un tempo assai più ridotto che nelcaso dei tipi di portanti usati in precedenza: il ritardo trala messa in servizio dei cavi ottici terrestri e quelli sotto-marini fu infatti solo di un paio d’anni.

Il 1984 fu l’anno che segnò la svolta fondamentalenella storia delle trasmissioni in cavo sottomarino, conla posa, coronata da successo, del primo cavo ottico tral’Inghilterra e l’isola di Wight. Nel 1987 fu installato ilprimo cavo a fibre ottiche con ripetitori della retenazionale italiana che collegò Pomezia a Golfo Aranciin Sardegna.

L’era dei cavi ottici transatlantici iniziò nel 1988con la realizzazione del sistema TAT-8, che era statoprogettato per una capacità di trasporto di circa 8milacanali telefonici, una potenzialità quindi duecentovolte superiore a quella del TAT-1, posato solo trenta-


OCEANO ATLANTICO

STATI UNITI

Green Hill

Estepona

Conil

Palo

TAT - 5

MAT - 1

ALGERIA

MAROCCO

SPAGNA

FRANCIA

LIBIA

GERMANIA

GRAN BRETAGNA

CANADA

MESSICO

Figura 5 Primo sistema transatlantico coassiale sottomarino terminato in Italia.


due anni prima.Apparve subitoevidente lap o t e n z i a l i t à ,assai elevata,offerta dall’av-vento del por-tante otticoimpiegato conun segnalenumerico: labanda passanteestremamenteestesa offertadalla fibra ottica,unita alla possi-bilità di inserirenello stesso cavopiù fibre, per-mette infatti didisporre su unostesso portante di capacità trasmissive molto ampie. Labassissima attenuazione specifica delle fibre otticheconsente poi di ridurre in misura sensibile il numero diapparati elettronici sommersi presenti in linea, con unconseguente sensibile miglioramento nella disponibilitàdei singoli collegamenti. (Nella figura 6 è illustrata laposa di un ripetitore sottomarino).

Si è così passati da un passo di rigenerazione di4 km con gli amplificatori analogici, ai 110-140 km deicavi con rigeneratori sottomarini installati nel biennio1994-’95. Gli apparati terminali sempre più affidabilihanno anche contribuito a ridurre considerevolmentegli interventi nelle centrali terminali. Nelle figure 7 e8 sono riportati rispettivamente i terminali di linea egli apparati di alimentazione di uno dei sistemi otticisottomarini terminati nella centrale di Palermo.

La possibilità poi di inserire nel collegamentounità di diramazione sottomarine, in grado di instra-dare le singole fibre ottiche contenute nel cavo verso

punti terminalidifferenti, haconsentito direalizzare colle-gamenti multi-punto più flessi-bili e, di conse-guenza, megliorispondenti alleesigenze dimercato, chep e r m e t t o n oquindi di supe-rare il vincolodella connessio-ne rigida punto-punto propriadei cavi coassia-li. Le dimensio-ni ridotte deicavi ottici sem-plificano inoltresensibilmente lecomplesse atti-

vità da eseguire in mare nelle fasi di installazione e dimanutenzione dei sistemi, e permettono di ottenerevantaggi non trascurabili in termini di costo dei siste-mi e di semplificazione delle operazioni di esercizio.

Le elevate potenzialità trasmissive delle fibre otti-che hanno infi-ne permesso digarantire il tra-sporto del-l’informazionerelativa ad unamolteplicità diservizi: dallatelefonia allat r a s m i s s i o n edati ad altavelocità e ai ser-vizi video.

Nella figura9 è mostrata unafase di posa delcavo all’appro-do. Altre infor-mazioni di carat-tere storico,maggiormentelegate alle tec-nologie di fab-bricazione deicavi e alle meto-dologie di posa, sono riportate in [1] e [5].

5. Cablatura con i cavi sottomarini percollegamenti intercontinentali

Come richiamato al paragrafo precedente, l’evolu-zione della tecnologia delle fibre ottiche ha portatonegli anni a un aumento considerevole della capacitàtrasmissiva nei singoli collegamenti sottomarini: si ècosì passati dagli 8mila circuiti a 64 kbit/s del primocavo transatlantico ottico sottomarino TAT-8 ai240mila circuiti dei sistemi oggi in via di realizzazione(la cui entrata in servizio è prevista per il 1998) conl’applicazione della multiplazione della lunghezzad’onda per sistemi in tecnologia SDH (Synchronous


Figura 6 Posa di un ripetitore inmare.

Figura 7 Terminali di linea persistemi ottici sottoma-rini.

Figura 8 Apparati per l’alimen-tazione dei sistemi sot-tomarini.

Figura 9 Posa per l’approdo di un cavo sottomarino.


Digital Hierarchy) che impieganoamplificatori ottici, per passare poi a1,2 milioni di circuiti con i sistemitranspacifici pianificati per l’entrata inservizio nei primi anni del Duemila. Afronte di questa crescita così elevatanella disponibilità di capacità trasmis-siva, i costi per realizzare gli impiantisono rimasti sostanzialmente invariati:con l’impiego della fibra ottica il costodel circuito per chilometro si è infattiridotto in dieci anni di circa l’80 percento.

È nata quindi l’esigenza da partedei maggiori gestori di telecomunica-zioni, operanti a livello mondiale, dipartecipare attivamente all’evoluzionedei processi di pianificazione e direalizzazione di una rete capillare incavo ottico sottomarino che interessil’intero globo terrestre.

Queste attività porteranno alla posadi circa 500mila km di cavi ottici sotto-marini entro il Duemila; in figura 10 èmostrata schematicamente la crescitadella rete in cavo sottomarino mondialenell’ultimo decennio di questo secolo.

6. Ruolo di Telecom Italia

Fin dai primi anni dello sviluppodelle comunicazioni mediante cavisottomarini il nostro Paese avviòiniziative significative sia nell’areamediterranea sia in quella atlantica.

Come è stato già ricordato al para-grafo 4, nel 1925 furono posati i primicavi telegrafici sottomarini transatlan-tici attestati nel nostro Paese;trent’anni dopo fu posato il primo cavocoassiale telefonico con approdo inItalia (Italia-Malta) e nel 1970 fu atti-vato il primo cavo transatlantico coas-siale sottomarino tra l’Italia e gli StatiUniti d’America.

Con l’avvento della tecnologiaottica applicata ai cavi sottomarini,avviata all’inizio degli anni Ottanta,l’Italia si è fatta promotrice di nume-rose iniziative assieme ad altri gestorioperanti in diverse aree mondiali e, inparticolare, nell’area Mediterranea: inquest’area, anche alla luce delle piùrecenti iniziative intraprese, TelecomItalia ha assunto la leadership, risul-tando proprietaria di circa il 35 percento dell’intera rete sottomarinapresente in quest’area.

Telecom Italia ha potenziato, in particolare negliultimi anni, i collegamenti con alcuni Paesi limitrofi(Spagna, Tunisia, Grecia, Albania, Croazia, Malta) eha promosso la realizzazione del sistema ITUR checollega dall’ottobre 1996 l’Italia con la Turchia,

l’Ucraina e la Russia: questo sistema, lungo circa3.500 km con ventisei ripetitori in linea e chepresenta una capacità di oltre 15mila circuiti, hapermesso di connettere, attraverso il centro diPalermo, Paesi dell’Europa dell’Est con quelli


Cablatura mondiale nel 1990

Cablatura mondiale nel 1995

Cablatura mondiale prevista nel 2000

Figura 10 Evoluzione della rete sottomarina mondiale nell’ultimo decenniodi questo secolo.



COSTO PER REALIZZARE I SISTEMI SOTTOMARINI

• Obiettivo dei promotori di una nuova realizzazione in cavo, sia terrestre sia, inmaniera forse più esasperata, nei sistemi sottomarini, è di offrire ai potenzialiutilizzatori un mezzo ad elevata disponibilità e con un costo per circuito semprepiù basso.

• A questo scopo si può intervenire su diversi parametri, in parte tra loro dipen-denti: aumentare la capacità dei portanti e agire in modo che si incrementi sensi-bilmente il riempimento di esso; ridurre i costi delle varie parti costituenti lafornitura del sistema; ridurre il costo di installazione, di esercizio e manuten-zione; ottimizzare gli impieghi delle vie di reinstradamento.

• I principali elementi che concorrono alla definizione dei costi di un nuovo sistemain cavo sottomarino sono:

- la gestione del progetto: riguarda i costi per il progetto e per la scelta delsistema da impiegare;

- la scelta del tracciato: per ridurre la probabilità di guasto dei sistemi, èrichiesta un’accurata scelta del tracciato di posa per il cavo che comporta ancheuna rilevazione in campo molto accurata (come mostrato in [1] e in [2]);

- gli apparati sottomarini: sono scelti in base al tipo, alle dimensioni e allepotenzialità dei cavi sottomarini (scelti tra quelli trattati in due articoli sui cavidi questo numero [4], [5]), dei rigeneratori o degli amplificatori sommersi,delle eventuali unità di derivazione (branching);

- gli impianti terrestri: in questa voce sono compresi in particolare i terminali dilinea, gli apparati di alimentazione e di supervisione del sistema, i multiplatori,i ripartitori numerici (cross-connect);

- l’attività di installazione: riguarda il complesso delle attività marine per laposa del sistema e la protezione (quando prevista) del cavo;

- le prove di accettazione: comprendono tutte le prove da effettuare prima dellamessa in servizio del singolo sistema.

• L’incidenza percentuale delle varie voci di costo è riportata nelle due figure nelcaso di sistemi con o senza ripetitori: ovviamente il peso delle singole voci (adesempio i sistemi terminali) varia nei due casi analizzati.

• I dati sono naturalmente solo indicativi in quanto numerosi sono i fattori chepossono influenzare l’incidenza di ciascuno di essi, per le specificità delle singolerealizzazioni quali, ad esempio, la lunghezza del collegamento e il relativo numerodei ripetitori in linea, il numero di fibre ottiche inserite nel cavo, la necessità diinterrare una parte più o meno estesa del cavo posato.

33%

1%1%

1% 8%

14%

42%Apparati sottomariniOperazioni di posa

Gestione del progettoApparati terminali terrestri

Cavi e relative giunzioni

Scelta ed indagine sul tracciatoSistemi di prova e di accettazione

SISTEMI CON RIPETITORI

38%

1% 7% 2%

17%

35%

Cavi e relative giunzioni

Sistemi di prova e di accettazione

Gestione del progetto

Scelta ed indagine sul tracciato

Apparati terminali terrestri

Operazioni di posa

SISTEMI SENZA RIPETITORI


presenti nell’area mediterranea e atlantica e conquelli del Medio e dell’Estremo Oriente.

Sarà prossimamente messo in servizio, verso lametà del 1998, il collegamento tra l’Italia e Israele,denominato MED-1, che sarà lungo 2.500 km circa: ilsistema, la cui realizzazione si è resa necessaria per lostato di saturazione del collegamento ottico sottoma-rino esistente tra Palermo e Tel Aviv (EMOS-1) del1990, impiegherà un cavo con due coppie di fibreottiche, ciascuna delle quali disporrà di una capacitàtrasmissiva di 10 Gbit/s (equivalente a circa 120milacircuiti fonici) e che impiegherà la tecnologia trasmis-siva WDM (Wavelength Division Multiplexing).

Per soddisfare eventuali nuove esigenze di trafficosarà possibile raddoppiare la capacità del sistema,modificando opportunamente gli apparati terminali.

Telecom Italia, presente nell’Oceano Atlantico giàcon i primi cavi ottici realizzati sul finire degli anniOttanta, ha rafforzato ulteriormente la propriapresenza realizzando nel 1994 il primo collegamentoottico diretto tra l’Italia e gli Stati Uniti d’America(Columbus II), lungo circa 12mila km, con cento ripe-titori in linea, e con una capacità di 7.560 circuiti,interamente sottoscritti dopo meno di due anni dallamessa in servizio del portante.

È in fase di avanzata pianificazione il ColumbusIII, un cavo tra l’Italia e gli Stati Uniti, lungo circa11mila km con amplificatori ottici sottomarini inlinea; l’attivazione è prevista per il 1999 e il sistema,utilizzando la tecnica WDM, permetterà di disporre

di una capacità complessiva di circa 250mila circuitia 64 kbit/s.

Telecom Italia è anche uno dei più importantigestori impegnati a realizzare il più lungo collega-mento in cavo sottomarino finora realizzato, il SEA-ME-WE 3, che, a partire dalla fine del 1998, colle-gherà la Germania, attraversando il Mediterraneo el’Oceano Indiano, con l’Estremo Oriente e l’Australia,toccando trentaquattro Paesi e che sarà lungocomplessivamente 35mila km circa.

Nelle figure da 11 a 14 sono mostrati, nelle areegeografiche rispettivamente del Mediterraneo, dell’A-tlantico, del Pacifico e dell’Oceano Indiano, i princi-

pali cavi ottici sottomarini in esercizio o quelli in viadi prossima realizzazione; nelle stesse figure sonoriportati anche i sistemi nei quali Telecom Italia haacquisito circuiti in proprietà.

L’esame dell’ubicazione dei principali sistemisottomarini già posati o di quelli pianificati per i pros-simi anni mette in evidenza l’importanza strategicache la Sicilia, e Palermo in particolare, riveste comenodo di convergenza per sistemi sottomarini interna-zionali che transitano nel Mediterraneo e che la reteTelecom Italia assume conseguentemente nell’ambitodelle direttrici di traffico sia longitudinali (verso gliStati Uniti, il Medio e l’Estremo Oriente) sia trasver-sali (verso l’Europa Centrale e quella Settentrionale).

La figura 15 indica i collegamenti internazionaligià realizzati o quelli in via di prossima realizzazioneterminati in Sicilia.


Sistemi di Telecom ItaliaSistemi con interessi di Telecom ItaliaAltri gestoriSistemi pianificati

Unità di diramazione

Approdi

RIO

JA

COLUMBUS III

MAT-2

ARIANE 2

CEL

TIC

RIOJA

RIO

JAUK-NL-14SEAMEWE-3

DK-

RUSS

IA 1

UK-GE5

OD

IN

DK-N6

DK-N

5

UK-DK- 4

MAT-2 FLAG

FLAG

MED-1

ADRIA 1

ITUR EMO

S-1

EMOS-1

TURM

EOS

KAFO

S ITUR

BSFOCS

EMO

S-1 SEAM

EWE-2

SEAM

EWE-2

APHRODITE 2COLUMBUS II COLUMBUS III

SMW-3SMW-3 SEAMEWE-2

COLUMBUS II

Paesi Arabi, Medio ed Estremo Oriente

FLAG

SEAM

EWE-3

SEAMEWE-3

OCEANO ATLANTICO

Mare del Nord

Genova

MestreSavona

MontecarloMarsiglia

Barcellona

Golfo Aranci

Valencia

EsteponaConil

TétouanAlgeri

SesimbraLisbona

Santander

Penmarch

Dieppe

Wexford

Scarborough

WintertonLowestoft

St. Margaret's BayBrightonPorthcurno

Land's End

GoonhillyDunkerque

OstendaVeurne

AlkmaarNorden

Burg Ribnitz Kolobrzeg

Maade

Albertslung Ystad

Kingisepp

UmagoFiume

SpalatoRagusa

Durazzo

Corfù

Lechaina

Bari

PomeziaAjaccio

Otranto

PalermoCatania

MaltaBiserta

Kelibia

Tripoli

Candia

Smirne

Marmaris

IstanbulIgneada

Varna

Mangalia

Odessa

Novorossijsk

Poti

Tartus

Beirut

Tel Aviv

Porto SaidAlessandria

Yeroskipos

Bar

Trelleborg

HyorringThisted

LysekilArendalKristiansand

RUSSIA

TURCHIA

ALBANIA

ITALIA

FRANCIA

BELGIO

OLANDAGERMANIA

SVEZIANORVEGIA

GRAN BRETAGNA

IRLANDA

DANIMARCA

SPAGNA

PORTOGALLO

TUNISIAALGERIAMAROCCO

EGITTO

ISRAELE

LIBANOSIRIA

POLONIA

UCRAINA

ROMANIA

GRECIA

CROAZIA

Mar Nero

LIBIA

RUSSIA BIANCA

Figura 11 Rete dei cavi sottomarini in fibra ottica nel Mar Mediterraneo.



CANTAT 3

SAT

- 2

EURA

FRIC

A

TAT 10

COLUMBUS III

COLUMBUS II

GEMINI

TAT 12 TAT 13

TAT 9

TAT 8TAT 11

PTAT 10

OCEANO PACIFICO

OCEANO ATLANTICO

OCEANO INDIANO

SPAGNAPORTOGALLO

Redcar

West Palm BeachHollywood

Vero Beach

Tuckerton

ManahawkinManasquan

Long IslandGreen Hill

Pennant Point

Bermuda Islands

Camuri

Punta Carnero

Lurin

Arica

MaldonadoLas Toninas

Florianòpolis

Fortaleza

Casablanca

Dakar

PalermoMazara del Vallo

ConilSesimbraLisbona

S. Hilaire

Penmarch

AlkmaarTerschelling

NordenSyltBlaabjerg

BallinspittleSwansea

L. End

Praia (Capo Verde)

P.ta Sardina (Canary)

Tjornuvik (Faerøeri)

Funchal (Madeira)Is. Azzorre

Vestmannaeyjar

Città del Capo

PortoricoAnt. Ol.

PanamaTrinidad

GUYANA FR.

CancunSt. DomingoIs. Cayman Isole Vergini

St. Thomas St. Croix Tortola

STATI UNITI

CANADA

MESSICO

HONDURAS

COLOMBIA

PERU'

ARGENTINA

VENEZUELA

Giamaica

BRASILE

SUD AFRICA

SENEGAL

MAROCCO

FRANCIA

GERMANIA

G.B.

DK.

ISLANDA.

ITALIA

Punta FijoBarranquilla

Goonhilly

SAT 2

ATLANTIS 2

ATLANTIS 2

AMERICAS 2

AMERICAS 2

COLUMBUS II

FLORICO 2

PAN

AM

ERICA

N

AMERICAS 1

CILE

Sistemi con interessi di Telecom ItaliaAltri gestoriSistemi pianificatiUnità di diramazione

Approdi

Figura 12 Rete dei cavi sottomarini in fibra ottica nell’Oceano Atlantico.

Sistemi con interessi di Telecom ItaliaAltri gestori

Sistemi pianificati


Approdi

SEAMEWE-3FL

AG

SEAMEWE-2

APCN

APCN

APC

APCN BM

P

APC

HJK

PAC

RIM W

EST

PACR

IM E

AST

OCEANO INDIANO

Mar dei Coralli

Golfo di Alaska

Mare di Bering

Phetchburi

Cheju DoPusan

Nakhodka

MiyazakiNinomiya

ChikuraMiura

Songkhla

Mersing

Singapore

Giacarta

Brunei

NarrabeenTakapunaWhenuapai

Port Hedland

Sidney

Kota Kinabalu

Infanta

KeawaulaBatangas

Hong Kong

Tanguisson Tumon Bay

FILIPPINE

HAWAII

MALESIA

INDONESIA

GIAPPONE

COREA

TAIWAN

AUSTRALIA

NUOVA ZELANDA

THAILANDIA

Seward

Port Alberni

Pacific City

Coos Bay

Point Arena

San Luis Obispo

CANADA

STATI UNITI

STATI UNITI (Alaska)

TPC 5TPC 5

TASMAN 2

TPC 3

TPC 5

NPC

NPC

TPC 4

TPC 5

TPC 5

HAW 4

HAW 5

100 Gbit/s

GPT

TPC 5

TPC 3

TPC 3

TPC 4

NPC

Africa Europa

OCEANO PACIFICO

CINA

Is. Guam

Figura 13 Rete dei cavi sottomarini in fibra ottica nell’Oceano Pacifico.



Sistemi con interessi di Telecom Italia

Sistemi pianificati


Approdi

SEAMEWE-3FLAG

SEAMEWE-3

SEAMEW

E-2

SEA

MEW

E-3

SEAM

EWE-3

FLAG

FLAG

FLAG

FLA

G

FLA

G

OCEANO INDIANO

Golfo del Bengala

Mare Arabico

OCEANO PACIFICO

Suez Aqaba

Gidda

Aden

Gibuti

Mascate

FujayrahKarachi

Mumbay

Cochin

ColomboMt. Lavinia

Pyapon Danang

MedanMersing

Batangas

Okinawa

Koje DoKeoje

MiuraNinomiya

Shanghai

Taipa (Macau)

Shantou

Fangshan

Toucheng

Hong Kong

Penang

SongkhlaSatun

Sihanoukville

Giacarta

Perth

Tungku

Singapore

EGITTO

GIBUTI

ARABIA SAUDITA

YEMEN

E.A.U.

OMAN

PAKISTAN

INDIA

CINA

BIRMANIA

S. LANKA

VIETNAM

BRUNEI

BORNEO

TAIWAN

FILIPPINE

GIAPPONE

COREA

INDONESIA

AUSTRALIA

THAILANDIA

CAMBOGIA

MALESIA

Figura 14 Rete dei cavi sottomarini in fibra ottica nell’Oceano Indiano.

SICILIA

TUNISIA

Mazara del Vallo

Kelibia

TrapaniPalermo

Catania

Malta

MED - 1

FLAG

SEA-ME-WE 2SEA-ME-WE 3

ITUR

EMO

S 1

SEA-

ME-W

E 2

COLUMBUS II

COLUMBUS III

FLAG

MAT2/TAT9

ITA

LIA

-TU

NIS

IA

ITA

LIA

-LIB

IA

ITALIA

-MALTA

GRAN BRETAGNA STATI UNITI

SPAGNA GRAN BRETAGNA

STATI UNITI

STATI UNITI

TUNISIA FRANCIA

MAROCCO FRANCIA GRAN BRETAGNA BELGIO GERMANIA

MEDIO ORIENTE

MEDIO ED ESTREMO ORIENTE



LIBIA

GRECIA TURCHIA ISRAELE

RUSSIA UCRAINA TURCHIA

GOLFO ARANCI MARSIGLIA

Sistemi con interessi di Telecom ItaliaSistemi pianificati

Approdi


Figura 15 Rete dei cavi sottomarini in fibra ottica con approdo in Sicilia.


Nella figura 16 è invecepresentata la rete italiana incavo sottomarino; in essa, oltrealle connessioni tra le isole e laterraferma, sono presenti molticollegamenti a festone.Questo tipo di collegamento,che può essere realizzato intempi sensibilmente piùcontenuti di quelli terrestri[8], è generalmente del tipopunto-punto e riguardaconnessioni relativamentebrevi, dell’ordine dei 200 km,di solito senza ripetitori e conflussi a 565 Mbit/s. I collega-menti a festone costituisconoun’alternativa a quelli terrestriin cavo o alle dorsali in ponteradio e hanno consentito unsalto di qualità e di disponibi-lità della rete nazionale.

Da quanto si è espostofinora può essere quindiconcluso che Telecom Italiain questi ultimi anni ha perse-guito l’obiettivo di giocare unruolo sempre più da protago-nista nella rete in cavo sotto-marina, con una presenzaattiva nel contesto internazio-nale che le permettesse direndere disponibile un nododi rete, baricentro dei flussi ditraffico dalle aree geograficheche si affacciano sul Mediter-raneo, e che le consentissed’altra parte di rafforzare ilpresidio già saldo necessarioper instradare le correnti ditraffico dell’area mediterraneae delle regioni geografichecontigue.

Per ora, con un investi-mento complessivo di oltre400 milioni di dollari per i soliportanti ottici internazionali,Telecom Italia si situa tra iprimi gestori mondiali perdimensioni della propria rete sottomarina.

7. Protezione del traffico e manutenzione dei cavi

Al crescere delle capacità dei cavi sottomarini edel relativo traffico su di essi instradato, ha assuntouna importanza sempre maggiore la necessità diproteggere il traffico in caso di guasto del portante equindi di definire una strategia particolarmente effi-ciente nella manutenzione dei sistemi.

Sono stati a questo scopo individuati, e sono statipoi messi in esercizio, efficaci accorgimenti per laprotezione del cavo in modo da ridurre sensibil-

mente i danneggiamenti da cause esterne, adesempio dalle reti a strascico dei pescatori, che sonotra quelli più frequenti nel caso di guasti ai sistemi.Un’accurata selezione del tracciato di posa del cavoconsente di ridurre notevolmente i rischi deidanneggiamenti da cause esterne: è necessario anzi-tutto, analizzare i risultati di uno studio particolareg-giato delle caratteristiche del fondo marino e dei tipidi cavo da utilizzare alle varie profondità, e insecondo luogo, esaminare l’opportunità di provve-dere all’interramento del cavo, a circa un metro diprofondità, nelle zone più a rischio, e cioè in quellea profondità inferiori agli 800 m.

Sono poi predisposti piani efficienti per reinstra-dare il traffico in modo da ridurre al minimo il


AUSTRIA

SLOVENIACROAZIA

UNGHERIA

FRANCIA

Maneggio

Tremezzo

Ossuccio

Argegno

ComoBlevio

FaggetoNesso

Lezzeno

Bellagio

Savona

Genova

Pisa

Elba

Giglio

Sassari

Golfo Aranci

La Maddalena

Cagliari

Piombino

Grosseto

Civitavecchia

Miliscola

Bacoli

Vettica

MaioriCetara

Vietri

ProcidaIschia

CapriMassa Lubrense

PositanoPraiano

Pomezia

Formia

Napoli

Salerno

Scalea

S. EufemiaCatanzaro

Locri

Reggio Calabria

Catania

Stromboli

Panarea

Lipari

Vulcano

Milazzo

S. AgataPalermo

Marettimo

Favignana

Pantelleria

MarsalaMazara del Vallo

Licata

Linosa

Lampedusa

Messina

Capri

Ischia

Ustica

Cavi Coassiali

Sistemi pianificati

Approdi

Cavi in Fibra Ottica

Figura 16 Rete dei cavi sottomarini nazionali coassiali e in fibra ottica con approdoin Italia.


tempo di ripristino del servizio sulla via di “riserva”individuata.

Con le elevate capacità di traffico sui sistemiottici oggi in servizio il reinstradamento che utilizzicome via alternativa il satellite non risulta essereparticolarmente idoneo a garantire la qualità delservizio atteso, in quanto si presenterebbero grosselimitazioni alla capacità di traffico svolta conquest’ultimo portante.

Si è perciò avviato il progetto inteso a realizzarereti in cavo sottomarino, concepite sin dall’iniziocome autonome dal punto di vista del reinstrada-mento. Si è passati quindi dal concetto di sistema aquello di rete ad anello, in grado di ripristinare ilservizio, nel caso di disservizio in un ramo dell’anello,in un tempo inferiore ai 10 s.

La costituzione dell’anello intorno al mondo (RingAround the Globe) rappresenta l’elemento a più altavalenza del criterio di autoprotezione ad anello: incaso di guasto in un punto, ilreinstradamento può essereeffettuato facendo il “giroquasi completo del globoterrestre” passando dalla parteopposta a quella nella quale siè verificato il disservizio. Unatipica struttura ad anello, chesarà praticamente realizzatanel corso del corrente anno, èmostrata in figura 17.

Un’altra soluzione tecnicache persegue lo stesso obiet-tivo comincia ad essere adot-tata in alcuni sistemi diultima generazione - adesempio nel collegamentoPanamericano tra l’Americadel Nord e quella del Sud onel Columbus III - e consistenel collegare ad anello lestazioni di approdo tramitedue coppie di fibre che fanno

parte dello stesso cavo e che permettono di utiliz-zare metà della capacità, resa disponibile daciascuna coppia di fibre, per il ripristino dell’altrametà, almeno finché le esigenze di traffico richiestelo consentano.

In questo modo è assicurata la continuità delcollegamento in presenza di un guasto che interessauna coppia di fibre (per l’interruzione ad esempio diuna fibra) in quanto esso è reistradato sull’altracoppia. Questa soluzione non ha naturalmentealcuna efficacia nel caso di rottura del cavo.

Il numero via via crescente di flussi di trafficoinstradati nei vari collegamenti in cavo e, di conse-guenza, la crescita del danno economico associatoall’interruzione del traffico a causa di un guasto,hanno reso i proprietari dei sistemi sottomarinisempre più interessati a politiche di manutenzioneche minimizzino i tempi di intervento per la ripara-zione e, quindi, il fuori servizio dei sistemi.


Nord America

Nord America Asia

Pacifico

Atlantico

Gran Bretagna

TAT 12/13 FLAG

TPC5Giappone

ANNO 1997

Nord America

Mediterraneo+Indiano

Europa

Figura 17 Anello ottico per la protezione su scala mondiale dei flussi trasmessimediante portanti sottomarini.

Anzio. L’approdo del cavo Anzio-Barcellona-Malaga (1927).


In particolare, la fitta retedi cavi sottomarini nel Medi-terraneo ha messo in evidenzal’esigenza di disporre di uno opiù gestori di manutenzionedei cavi sempre presenti inquesta zona. Ma gli alti costiper mantenere navi per ripara-zioni hanno suggerito ai prin-cipali gestori dei sistemi sotto-marini di consociarsi, con ilrisultato di avere un serviziosoddisfacente a costi conte-nuti.

Con questo obiettivo, nel1993 France Télécom, FranceCable et Radio, Temasa,Telefonica, ASST e Italcablesiglavano l’atto costitutivo delMECMA (Mediterranean CableMaintenance Agreement) conuna disponibilità iniziale didue navi, la prima francese,


Figura 18 Rete mondiale ad “anello” di Telecom Italia.

CARATTERISTICHE PER LA PROGETTAZIONE DI UN PORTANTE SOTTOMARINO

• Nella progettazione di un nuovo portante sottomarino devono essere tenutipresenti numerosi parametri per garantire un livello di affidabilità e di qualità aicollegamenti. Alcuni riguardano i cavi ottici e sono indicati nei due articoli checompaiono su questo stesso numero della rivista [4], [5].

• Altri parametri di rilievo da tenere presenti sono:

- Prestazioni trasmissive: le prestazioni trasmissive sono basate sulle raccoman-dazioni dell’ITU-T e in particolare sulla Racc. G.821 per i sistemi trasmissiviasincroni (PDH) e Racc. G.825 per quelli sincroni (SDH). In genere le prescri-zioni effettive sono oggi più stringenti di quelle indicate nelle raccomandazioni.

- Disponibilità dei sistemi: le riparazioni sui sistemi in cavo sottomarino sonoparticolarmente onerose in quanto richiedono operazioni che prevedono, tral’altro, la disponibilità immediata di navi dedicate che hanno a bordo anchetecnici specializzati nelle telecomunicazioni sottomarine, componenti di scorta,sistemi per individuare il punto di guasto e per riparare il cavo. Per l’elimina-zione del guasto occorrono alcuni giorni: mediamente otto per avarie nel Medi-terraneo e tredici negli Oceani. Per ridurre al minimo la frequenza di guasti, isistemi sottomarini impiegano componenti molto affidabili, adottano particolariindagini nella scelta del tracciato di posa e, ove possibile, l’interro del cavo(come è stato chiarito in [1], [2]). I sistemi sono progettati per avere non più ditre guasti ai componenti nei venticinque anni di vita.

- Protezione del traffico: con la continua crescita della capacità dei cavi sottoma-rini e del traffico instradato un ruolo fondamentale assume la predisposizione,contestuale alla messa in servizio del collegamento, di piani di reinstradamentoche individuino le vie di “riserva” sulle quali far fluire il traffico in caso diinterruzione del sistema.

• I sistemi oggi impiegati stanno evolvendo dai collegamenti tradizionali punto-punto a vere e proprie reti ad anello, completamente autonome dal punto di vistadel reinstradamento del traffico e in grado di ridurre a tempi molto ridotti(qualche secondo) il fuori servizio di un ramo dell’anello.


l’altra spagnola, assegnate esclusivamente alla manu-tenzione dei sistemi sottomarini mediterranei; adessa si è aggiunta, dal luglio 1996, la nave Teliri diTelecom Italia, che però effettua anche operazioni diposa [9].

Consorzi con obiettivi analoghi sono stati costituiticon le stesse finalità in altre aree geografiche con altaconcentrazione di cavi sottomarini, in particolarenell’Atlantico e nell’Oceano Indiano.

Il tempo di fuori servizio di un sistema sottoma-rino, dall’insorgere del guasto al termine della ripara-zione, dipende naturalmente dall’ubicazione delguasto rispetto alla posizione delle navi assegnate allamanutenzione della rete: in particolare il tempomedio di riparazione in Atlantico dei cavi sottomariniper telecomunicazioni è di tredici giorni (venti neicasi peggiori) e si riduce nel Mediterraneo a ottogiorni (tredici nei casi peggiori).

Inoltre, dall’esame delle statistiche dei guasti suicavi sottomarini nel Mediterraneo, per i quali i datidisponibili sono più certi, appare evidente che,tranne in un numero assai limitato di sistemi analo-gici, posati molti anni fa, è oggi rispettata la specificadi progetto di tre guasti ai componenti degli apparatidei cavi sottomarini nei venticinque anni di vitamedia del cavo.

8. Conclusioni

Telecom Italia, in linea con le strategie perse-guite dai maggiori gestori e per rafforzare ulterior-mente il proprio peso nel contesto mondiale egrazie all’acquisizione di traffici in diverse areegeografiche, ha pianificato la costituzione per ilDuemila di una rete proprietaria che realizzi unanello mondiale mediante flussi interi acquisiti sudiversi sistemi. Come mostrato nella figura 18,questa rete si svilupperà lungo un anello equato-riale (backbone) che alimenterà anelli regionalinelle aree di maggior rilevanza strategica per laSocietà: quelli con il Nord-Atlantico e con il Sud-America.

Le azioni intraprese quindi dalla seconda metàdegli anni Ottanta ad oggi collocano Telecom Italiatra i primi gestori mondiali per le dimensioni e pergli investimenti effettuati nella rete mondiale dicavi sottomarini. Nel Mediterraneo, grazie alla posi-zione baricentrica della Sicilia, Telecom Italia hasvolto una efficace azione politica che l’ha portataad assumere un ruolo di leader. Con gli impianti giàmessi in servizio, o di prossima posa, installati perrealizzare collegamenti sottomarini totalmente“bagnati” con il continente americano (Columbus IIe III) e con l’Europa continentale (ramo europeodel sistema SEA-ME-WE 3), l’Italia può stabilirerelazioni di traffico con tutti i Paesi all’avanguardianel mondo occidentale attraverso vie estremamenteaffidabili e di alta qualità trasmissiva ed ha, d’altraparte, ridotto sensibilmente gli attraversamenti sullarete terrestre in diversi Paesi. L’apertura al servizionel prossimo anno del sistema SEA-ME-WE 3 per ilquale, come è già stato ricordato, è sensibile l’im-pegno finanziario di Telecom Italia, potrà migliorare

sensibilmente la presenza del nostro Paese inregioni lambite o prossime all’Oceano Indiano o inquelle dell’Estremo Oriente.

L’obiettivo di Telecom Italia è dunque quello diessere presente in questo campo continuando agestire un ruolo di leader nel settore.


[1] Coluccia, C.; Ridolfi, A.; Rubino, E.: Navispeciali al servizio dei cavi sottomarini. «Noti-ziario Tecnico Telecom Italia», Anno 6, n. 1,luglio 1997, pp. 11-22.

[2] Coluccia, C.; Ridolfi, A.; Rubino, E.: Teliri,una nave all ’avanguardia nella tecnologia.«Notiziario Tecnico Telecom Italia», Anno 6,n. 1, luglio 1997, pp. 23-27.

[3] Fontana, F.; Grasso, G.: L’amplificatore a fibraottica drogata con Erbio: tecnologia ed applica-zioni. «Notiziario Tecnico SIP», Anno 2, n. 3,dicembre 1993, pp. 5-11.

[4] Artiglia, M.; Finzi P.M.; Montalti, F.: Evolu-zione delle tecnologie ottiche di trasmissione per isistemi sottomarini. Su questo stesso numerodel «Notiziario Tecnico Telecom Italia».

[5] Artiglia, M.; Finzi P.M.; Montalti, F.: Caviottici per sistemi di telecomunicazione sottomarini:stato dell’arte e prospettive. Su questo stessonumero del «Notiziario Tecnico TelecomItalia».

[6] Jona, E.: Cavi telegrafici sottomarini. UlricoHoepli, Milano, 1896.

[7] Bonavoglia, L.: Le Telecomunicazioni in Italia eil Museo della Sirti. Bariletti Editori, Roma,1992.

[8] Catania, B.; Rudilosso, C.; Vago, A.; Occhini,E.; Olivari, A.; Bellato, L.; Moro, P.; Cascelli,S.; Guglielmucci, M.; Lattanzi, L.; Rosa, P.;Vighi, A.: “I festoni” - Rete sottomarina italianaa 565 Mbit/s in fibra ottica senza ripetitori .Edizione MARISTEL, Milano, 1991.

[9] Casale, R.: Teliri, la nave di Telecom Italia.«Notiziario Tecnico Telecom Italia», Anno 6,n. 1, luglio 1997, pp. 5-10.

Alfredo Barbiani ha conseguito la laurea inIngegneria Elettronica nel 1979 pressol’Università degli Studi di Roma “LaSapienza”. È entrato in Italcable (azienda poiconfluita in Telecom Italia) nel 1980occupandosi sin dall’inizio delle attività dipianificazione e di realizzazione dei sistemiintercontinentali in cavo sottomarino a fibreottiche. Oggi opera nella linea Rete dellaDirezione Internazionale come responsabile delsettore Collegamenti Internazionali. Il settore,

che garantisce l’evoluzione dei collegamenti sottomarini e terrestri,della rete internazionale, cura la definizione degli accordi dipartecipazione con altri partner alle varie attività realizzative,partecipa alle fasi di sviluppo dei vari progetti ed assicura lamanutenzione di questi collegamenti.

60



1. Introduzione

L’utilizzazione delle celle come unità trasmissiveproprie della tecnica ATM e l’assenza di vincoli rigidisul comportamento delle sorgenti fanno sì che in unagenerica connessione ATM siano riconoscibili diversilivelli di situazioni in rete, ciascuno dei quali puòpresentare problemi di congestione e richiede perciòun’adeguata caratterizzazione e l’utilizzazione dispecifiche funzioni di controllo. Secondo il modello astrati presentato in [1] e [2], i problemi di controllo inuna rete ATM si presentano ad almeno tre livelli,rappresentati schematicamente in figura 1:• il livello di chiamata; • il livello di

burst;• il livello di cella.

Il verificarsi di uno stato di congestione a ciascunodei livelli suddetti può essere controllato medianteopportune funzioni “preventive” svolte dal livellosuperiore o mediante funzioni “reattive” eseguite allostesso livello. Per quanto riguarda le prime si è solitiparlare di funzioni di controllo del traffico in quantoqueste agiscono “preventivamente”, in modo daevitare l‘insorgere di fenomeni di congestione; leseconde, invece, “reagendo” solo dopo che si è verifi-cato lo stato di congestione, sono più propriamentechiamate funzioni di controllo della congestione.

Entrambe le tecniche sopra indicate richiedono la

conoscenza delle caratteristiche del traffico propriedel livello che deve essere controllato. In particolarequeste possono essere brevemente riassunte nelmodo seguente:• a livello di chiamata il traffico è descritto dalle

distribuzioni degli arrivi e delle durate delle chia-mate, dal numero di connessioni per chiamata edalle informazioni contenute nel contratto di traf-

PAOLO CASTELLI

LIVIA DE GIOVANNI

PAOLO VITTORI

ATM

Controllo del traffico e della congestione nella rete B-ISDN:principali funzioni di controllo

Nella rete B-ISDN, basata sulla tecnica ATM, la congestione è definita come lo statodegli elementi di rete nel quale non è possibile garantire la Qualità del Servizio negozia-ta con gli utenti, sia per le connessioni già instaurate sia per quelle non ancora accettate.L’insieme delle azioni intraprese dalla rete per evitare l’insorgere di situazioni di conge-stione costituisce l’oggetto del controllo del traffico a livello ATM, mentre l’attivazione difunzioni di controllo di congestione è provocata dal verificarsi di stati di congestione inuno o più elementi di rete ed è eseguita per evitare il diffondersi di questi stati e per limi-tarne gli effetti negativi.La possibilità, poi, di distinguere in una generica connessione ATM tre distinti livelli diaggregazione delle informazioni di traffico - di chiamata, di blocchi di dati (detti burst)all’interno di una medesima chiamata ed infine di cella nell’ambito di ogni singolo burst -consente di applicare a ciascuno di questi livelli funzionalità di controllo del traffico edella congestione aventi peculiarità proprie dell’area su cui agiscono.Scopo di questo articolo è quello di presentare le principali funzioni di controllo del traf-fico e della congestione che sono attuabili da parte della rete a livello di burst.

Livello di chiamataorizzonte temporale dell'ordine delle decine di s

tempo (s)

tempo (ms)

tempo (µs)

Livello di burstorizzonte temporale dell'ordine delle centinaia di ms

Livello di cella orizzonte temporale dell'ordine dei µs

Figura 1

Modello di traffico a strati.


Castelli - De Giovanni - Vittori • Controllo del traffico e della congestione nella rete B-ISDN: principali funzioni di controllo

fico per ciascuna connessione (vedi [3], [4]). Siverifica congestione quando le risorse della retenon sono sufficienti ad accettare le richieste dinuove connessioni, che devono essere perciò rifiu-tate. Il controllo, a questo livello, si esplica inmodo “preventivo” mediante il dimensionamentodella rete e la definizione di un opportuno pianodegli instradamenti, e in modo “reattivo”mediante l’applicazione di controlli, attivati incorrispondenza di condizioni di congestione direte, in grado di limitare il numero di tentativi dichiamata andati a buon fine in un intervallotemporale di durata prefissata;

• a livello di burst il traffico è descritto, per ciascunaconnessione, dalle distribuzioni delle durate deiburst e dei periodi di inattività della sorgente,oltreché dalla frequenza di celle richiesta durante iburst. Il livello di burst infatti intende rappresentarela variabilità nella generazione di traffico da partedelle sorgenti: la trasmissione non avviene in modocontinuo, ma è concentrata in periodi di attivitàseguiti da periodi di silenzio. Il livello di burst puòessere però esteso anche alle connessioni chepresentano continuità trasmissiva: in questo casoogni chiamata sarà semplicemente costituita da ununico burst. La caratterizzazione a livello di burstpuò inoltre essere utilizzata per descrivere il traf-fico generato da sorgenti a frequenza di emissionevariabile in modo continuo, purché si scelgano inmodo opportuno i valori dei già citati parametridescrittivi propri del livello di burst. La conge-stione, a questo livello, si verifica quando lafrequenza di celle globalmente offerta ad una certarisorsa dalle connessioni attive supera la capacità ditrasporto della risorsa stessa. Questo tipo di conge-stione a livello di burst è risolto, nel caso di un’a-zione “preventiva”, mediante specifici algoritmi dicontrollo di accettazione delle connessioni, mentre,per la modalità “reattiva”, prevede l’utilizzo ditecniche per il controllo di flusso;

• il livello di cella, infine, specifico delle reti ATM,riguarda la variabilità di breve periodo dei flussiinformativi: la trasmissione è, infatti, effettuata inmodo quantizzato mediante l’utilizzazione dellecelle che non occupano le risorse secondo unoschema temporale rigido ma le condividono inmodo non deterministico. A questo livello il traf-fico è descritto dalla distribuzione degli arrivi dellecelle e la congestione può presentarsi nei sistemidi multiplazione e di commutazione quando sihanno arrivi contemporanei di celle. Il controllo diqueste situazioni avviene essenzialmente in modo“preventivo”, mediante un opportuno dimensio-namento dei buffer che devono essere in grado difar fronte ai sovraccarichi momentanei. Per limi-tare poi la probabilità della presenza di sovracca-richi di questo tipo, sono utilizzabili funzioni diripristino delle caratteristiche nominali del trafficoofferto (per esempio: spaziatura delle celle di unaconnessione o shaping) per consentire una gestibi-lità più agevole delle celle all’interno della rete. Èprevista inoltre l’utilizzazione di procedure perscartare selettivamente le celle, in base a criteri di

priorità, in modo da assicurare la protezione delleinformazioni di maggiore importanza in caso dicongestione.Lo studio del controllo del traffico nelle reti ATM

è stato concentrato principalmente sul livello di burst,dove sono sono stati individuati i principali problemiconnessi all’impiego di queste reti.

Nel seguito di questo articolo saranno descritte letre principali funzioni di controllo del traffico e dellacongestione operanti a livello di burst: controllo diaccettazione delle connessioni, noto come CAC (Connec-tion Admission Control) e verifica di conformità dei para-metri di traffico, indicata nel seguito come UPC/NPC(Usage/Network Parameter Control), per quanto riguardala classe delle funzioni “preventive”; controllo di flussoper la classe ABR (Available Bit Rate), per ciò checoncerne la categoria delle funzioni “reattive”. Siprecisa che i criteri di controllo di accettazione delleconnessioni descritti in questo articolo fanno riferi-mento a risorse - quali ad esempio la frequenzatrasmissiva dei collegamenti fra nodi - già dimensio-nate. La procedura di dimensionamento delle risorsedi rete da utilizzare per risolvere “preventivamente”la congestione a livello di chiamata è stata giàdescritta in un articolo precedente [2]: in esso sonostati anche chiariti i rapporti con gli algoritmi dicontrollo di accettazione delle connessioni presentatiin questo testo.

2. Controllo di accettazione delle connessioni

Quando è richiesta la configurazione di una nuovaconnessione - VP (Virtual Path) o VC (Virtual Channel) -proveniente o dal Piano di Controllo tramite celle disegnalazione ovvero dal Piano di Gestione tramitecomandi impartiti sul sistema di gestione, la rete [5]deve valutare la presenza in essa di risorse sufficientiper accettare la richiesta senza compromettere la QdS(Qualità del Servizio) delle connessioni già accettate egarantendo la QdS richiesta per la nuova connessione.Questa funzione è svolta dall’algoritmo di controllo diaccettazione delle connessioni CAC (Connection Admis-sion Control). La funzione di CAC è svolta in tutte lereti nelle quali il modo di trasferimento operi con unservizio orientato alla connessione. È previsto, inparticolare, un controllo di accettazione delle connes-sioni, sia pure in una forma semplificata, anche nellarete telefonica: in questo caso il descrittore di trafficodella connessione è semplificato in quanto la rete èdedicata ad uno specifico servizio (telefonia) per ilquale sono fissate e note a priori esigenze in terminidi risorse e requisiti di QdS.

Nel caso ATM, la funzione CAC utilizza le infor-mazioni (descritte in [4]) relative:• alla classe di trasporto richiesta: ad esempio DBR

(Deterministic Bit Rate) o SBR (Statistical Bit Rate);• ai parametri descrittori della connessione: ad

esempio frequenza di picco di emissione di celle;• alla QdS richiesta: ad esempio probabilità di

perdita di cella o massima variazione del ritardo ditrasferimento di cella;

per determinare:


• se la connessione può essere accettata;• i parametri necessari per lo svolgimento della

funzione di controllo dei medesimi (chiariti nelparagrafo 3);

• le risorse da allocare nell’instradamento selezio-nato per la connessione.Le risorse sono la frequenza di trasmissione delle

celle, considerata come frazione della capacitàtrasmissiva di un mezzo fisico, lo spazio di memoria egli identificativi VPI (Virtual Path Identifier) e VCI(Virtual Channel Identifier) [5], da assegnare allaconnessione. Gli identificativi VPI e VCI non sarannotrattati in questo articolo in quanto essi non costitui-scono in genere una risorsa critica. Inoltre, gli attualialgoritmi di controllo di accettazione delle connes-sioni si limitano a considerare la sola frequenza diemissione delle celle e non anche lo spazio dimemoria. La selezione dell’instradamento, cheprecede la verifica della disponibilità di risorse su diesso, riguarda le funzioni del Piano di Controllo di unnodo ATM se l’instaurazione della connessione èrichiesta tramite procedure di segnalazione [5]; essa,invece, è connessa alle funzioni svolte da un sistemadi gestione di rete se l’instaurazione della connes-sione è richiesta tramite interazione con questosistema. La funzione di CAC è, infine, parte dellefunzioni del Piano di Gestione di un nodo ATM [5].

I criteri di CAC per le diverse classi di trasportoATM sono oggetto della Raccomandazione ITU-TE.736 “Methods for Traffic Control in B-ISDN” [6]che presenta i criteri per il controllo di accettazionedelle connessioni relativi alle classi di trasporto DBR(Deterministic Bit Rate) e SBR (Statistical Bit Rate) [4]. Icriteri di CAC per le altre classi di trasporto sono oggiin corso di definizione presso gli Organismi di stan-dardizzazione internazionale.

Considerando lo stato attuale della normativa, lafunzione di CAC è successivamente esaminata perchiamate relative a una singola connessione bidirezio-nale simmetrica o asimmetrica (al limite unidirezio-nale) in configurazione punto-punto, anche se sonopossibili chiamate a più connessioni e in configura-

zione punto-multipunto. La funzione di CAC è svoltain ogni nodo interessato dall’instradamento relativo aquella connessione e per entrambe le direzionitrasmissive.

Per presentare gli algoritmi di CAC convieneintrodurre il modello relativo ad un multiplatoreATM: questo, infatti, è un sistema di servizio checonsente a celle appartenenti a connessioni distinte dicondividere un mezzo trasmissivo. Il multiplatore ècaratterizzato dalla capacità trasmissiva c del mezzotrasmissivo (misurata in celle al secondo), da unamemoria (coda) di dimensione K (espressa in celle) incui sono temporaneamente immagazzinate le celleche non possono essere immediatamente trasmessedal mezzo e, infine, dalla disciplina di coda, ovverodalla regola che seleziona le celle presenti nellamemoria per la trasmissione. Questo modello rappre-senta il funzionamento di un nodo ATM rispetto aciascuna porta di uscita (figura 2): le celle provenientisimultaneamente da differenti porte di ingresso edestinate a una medesima porta di uscita sono trasfe-rite su questa porta dove rimangono in coda in attesa,prima di essere trasmesse. In accordo con la teoria sui


IL CONTROLLO DI ACCETTAZIONE DELLE CONNESSIONI

• Funzione: controllare che la rete sia in grado di allocare le risorse necessarie persoddisfare la Qualità del Servizio richiesta per la connessione in corso di instaura-zione e mantenere, nello stesso tempo, quella richiesta da tutte le altre connes-sioni già instaurate.

• Azioni: accettare o rifiutare la chiamata per la quale una o più connessioni sonorichieste.

• Algoritmo: il ruolo degli Enti di normativa è stato, finora, quello di non standar-dizzare alcun algoritmo per lasciare la massima libertà di progettazione alleaziende manifatturiere, in modo da garantire una continua ricerca di realizzazioniil più possibile efficienti. Oggi, tuttavia, nelle sedi di normalizzazione sono incorso di definizione alcuni criteri di controllo di accettazione delle connessionirelativi alle diverse classi di trasporto ATM per favorire l’interoperabilità diprodotti di differenti costruttori.

Nodo ATM

Porte d'ingresso

Multiplatore ATM

Porta d'uscita

Figura 2 Nodo e multiplatore ATM.


sistemi di servizio, dopo aver caratterizzato il multi-platore ATM in termini di processo di arrivi di celle(dedotto dai descrittori di traffico delle connessioni),di capacità del mezzo trasmissivo e di disciplina dicoda (ad esempio secondo il criterio per il quale ilprimo entrato è il primo servito), e, d’altra parte,nell’ipotesi dell’indipendenza delle connessioni,risulta possibile valutare in termini quantitativi leprestazioni del multiplatore, tra le quali particolar-mente significativa è la probabilità di perdita di cellaCLR (Cell Loss Ratio) [4] o probabilità che una cellanon riesca ad accedere alla memoria del multiplatorea causa di uno stato di congestione in esso presente(mezzo trasmissivo impegnato e memoria piena).Questa probabilità corrisponde alla frazione di cellescartate dal multiplatore sul totale di celle che arri-vano all’ingresso del multiplatore. L’insieme dellecelle perse di una data connessione, durante la fase ditrasferimento, comprende, tuttavia, non solo quelleperse per congestione dei multiplatori attraversati, maanche quelle scartate dal livello fisico (a causa dierrori presenti nell’intestazione della cella, secondoquanto descritto in [5]) o quelle instradate erronea-

mente.La regola di CAC eseguita dal nodo ATM all’atto di

richiesta di connessione è la seguente: se N sono leconnessioni “già accettate” in un multiplatore ATM selezio-nato dalla funzione di instradamento per quelle connes-sioni, e se è richiesta una nuova connessione da parte diuna N+1-esima sorgente (che specificherà, tramite ilcontratto di traffico, la frequenza di emissione di celle dipicco e/o media) per la quale la funzione di instradamentoabbia selezionato lo stesso multiplatore, la connessione èaccettata solo se il valore del CLR (Cell Loss Ratio) pertutte le N+1 sorgenti è minore di una soglia ε>0 prefissata(ad esempio ε=10-3, ε=10-6, ε=10-9), mentre essa è rifiu-tata nel caso contrario. La soglia ε deve essere tale dagarantire la QdS delle N+1 connessioni.

Per comprendere le cause che concorrono a deter-minare il valore di CLR nella multiplazione ATM, è

utile considerare un multiplatore ATM alimentato dasorgenti di traffico definite ON-OFF, ovvero sorgentila cui descrizione a livello di burst consiste nell’alter-narsi di periodi di emissione alla frequenza di picco dicelle e periodi di inattività. Questo tipo di sorgentecorrisponde al profilo di emissione peggiore di unaconnessione con classe di trasporto SBR [4], per laquale siano specificati nel contratto di traffico i para-metri (figura 3):• frequenza di picco di emissione di celle PCR (Peak

Cell Rate);• frequenza media di emissione di celle SCR (Sustai-

nable Cell Rate);• numero massimo di celle consecutive MBS

(Maximum Burst Size) che possono essere emessealla frequenza di picco.Il periodo di attività ha una durata pari a

MBS·TPCR, dove TPCR = 1/PCR indica il tempo nomi-nale minimo di inter-emissione delle celle; analoga-mente, TSCR = 1/SCR indica il tempo nominale mediodi inter-emissione delle celle. Il tempo totale T, datodalla somma delle durate dei periodi di attività conquelli di silenzio, deve essere tale che MBS/T=SCR,cioè T=MBS·TSCR.

La figura 4 rappresenta l’andamento di CLR infunzione della dimensione K della memoria delmultiplatore. Il grafico rappresentato in figura 4 èstato ottenuto per il caso particolare di un multipla-tore ATM con capacità trasmissiva pari a 150 Mbit/salimentato da 68 sorgenti ON-OFF aventi i medesimivalori di PCR e SCR (pari rispettivamente a 10 Mbit/se 1 Mbit/s). Il grafico suddetto mostra che i fenomeniche danno luogo a perdita di cella sono due, coerente-mente con il modello di chiamata a strati definito in[1] e [2]. Nel seguito si indicherà con N il numero disorgenti multiplate (cioè accettate dall’algoritmo diCAC) e con n(t) il numero di sorgenti che sonocontemporaneamente attive all’istante t (0≤n(t)≤N).

Per valori di K minori o dello stesso ordine di gran-dezza del numero di celle trasmesse (mediamente) inun periodo di attività, i trabocchi di celle sono dovuti


tempo

tempo1/SCR

1/PCR

attività: MBS celle silenzio attività: MBS celle

MBS PCR SCR

= = =

Maximum Burst Size (numero massimo di celle in un burst) Peak Cell Rate (frequenza di picco di celle) Sustainable Cell Rate (frequenza media di celle)

Figura 3 Processo di arrivi di celle conforme al descrit-tore di traffico.

100

-1

-2

-3

-4

10

Prob

abili

tà d

i per

dita

di c

ella

(CLR

)

Dimensione della memoria (celle)

10

10

100 10 20 30 40

livello di cella livello di burst

Figura 4 Valori di CLR in un multiplatore ATM in fun-zione della dimensione della memoria.


alla natura asincrona della tecnica ATM, che rendepossibile l’arrivo al multiplatore, in uno stesso tempodi cella, di celle provenienti da diverse connessioni eda differenti porte di ingresso anche nel caso in cui lasomma delle frequenze di picco di celle delle n(t)connessioni che sono contemporaneamente attivenon ne superi la capacità trasmissiva (congestione alivello di cella). Quando la dimensione della memoriacresce, questi picchi di breve durata sono assorbitidalla capacità del multiplatore di immagazzinare lecelle in arrivo provenienti contemporaneamente dadiverse connessioni e da differenti porte di ingresso.In questo caso i trabocchi della memoria possonoessere causati da sovraccarichi della capacità trasmis-siva del multiplatore, per tempi sufficientementelunghi da saturarne la memoria. I sovraccarichi sonopossibili solo se la somma delle frequenze di picco dicelle delle connessioni multiplate supera la capacitàtrasmissiva del multiplatore. Essi si presentano ineffetti ogni volta che la somma dei PCR delle connes-sioni contemporaneamente attive supera la capacitàtrasmissiva del multiplatore: in tal caso arrivano almultiplatore più celle al secondo di quante nepossano essere trasmesse e, se tale situazione perduraabbastanza nel tempo, si giunge al punto in cui lecelle in eccesso non possono essere temporanea-mente immagazzinate nella memoria (congestione alivello di burst).

La figura 5 mostra l’andamento del contenutodella memoria - di dimensione K=40 celle - del multi-platore nei casi in cui esso sia alimentato da connes-sioni di tipo ON-OFF, oppure da connessioni chetrasmettano in modo casuale ma uniforme con unastessa frequenza media complessiva: nel primo caso lanatura intermittente dell’emissione delle cellecomporta l’oscillazione del contenuto della memoriatra due stati estremi di (quasi) svuotamento, durantegli intervalli di tempo in cui la frequenza di emissionedi celle complessivamente generata dalle connessioniin fase di attività è inferiore alla capacità trasmissiva

del multiplatore e di (quasi) saturazione quandoaccade il contrario.

Per garantire la QdS in termini di CLR è quindinecessario controllare la probabilità di perdita sia alivello di cella che di burst.

L’approccio ITU-T al CAC [6] prescrive duescenari.

Nel primo (rate envelope) si ipotizza che la dimen-sione ridotta della memoria del multiplatore sia suffi-ciente ad assorbire la congestione a livello di cella manon quella a livello di burst. In questo scenario il CLRè calcolato tenendo conto solo della congestionegenerata a livello di burst: questo significa che sivaluta il CLR considerando le celle perse per effettodei temporanei sovraccarichi della capacità trasmis-siva di un multiplatore fittizio, privo di fenomeni dicongestione a livello di cella e con dimensione nulladella memoria (multiplatore fluidico). In questo casol’assenza di congestione a livello di cella è garantitadal non consentire l’utilizzo, a livello di burst, dell’in-tera capacità trasmissiva c del multiplatore ma solo diuna sua frazione c’ opportunamente determinata:

c’ = ρ · c con ρ≤1 (1)

Il secondo scenario (rate sharing) porta a valutare ilCLR tenendo conto anche della dimensione dellamemoria. Si ottiene così una espressione non riportataqui per semplicità.

Con queste premesse, si descrivono nel seguito glialgoritmi di CAC (Connection Admission Control) per loscenario rate envelope raccomandati in [6].

CAC per DBR (Deterministic Bit Rate): l’algoritmo diCAC nel caso di multiplazione di connessioni cherichiedono la classe di trasporto DBR si basa sull’allo-cazione del valore di frequenza di picco di celle PCR(Peak Cell Rate), unico parametro previsto nelcontratto di traffico per questa classe di trasporto [4].La somma delle frequenza di picco di celle delleconnessioni accettate sulla porta di uscita di un nodoATM - in numero pari ad N - e della nuova connes-sione non deve superare la capacità trasmissiva c’ diessa - definita in (1) - effettivamente utilizzabile alivello di burst:

(2)

CAC per DBR (Deterministic Bit Rate) e per SBR(Statistical Bit Rate): gli algoritmi di CAC nel caso dimultiplazione di connessioni che richiedono la classedi trasporto DBR o SBR si distinguono in:• criteri di CAC basati solo sulle informazioni

fornite dai parametri di traffico dichiarati nelcontratto;

• criteri di CAC basati su variabili statistiche di traf-fico (Cell Traffic Variables, secondo quanto presen-tato in [3]) che caratterizzano il processo di arrividi celle, noto sulla base di misurazioni precedenti;

• criteri di CAC basati su misure, eseguite intempo reale, delle caratteristiche delle sorgenti(Adaptive CAC).L’algoritmo di CAC, nel caso di multiplazione di

PCRi ≤ c '

i=1

N +1

∑


50

40

Con

tenu

to d

ella

mem

oria

di u

n m

ultip

lato

re A

TM (c

elle

)

Tempo (normalizzato rispetto al tempo di trasmissione di una cella)

30

10

20

00 200 400 600 800 1000

Sorgenti ON-OFF

Sorgenti uniformi

Figura 5 Evoluzione temporale del contenuto dellamemoria di un multiplatore ATM.


connessioni che richiedono la classe di trasportoDBR o SBR, basato solo sulle informazioni fornitedai parametri di traffico dichiarati nel contratto,sfrutta efficacemente le informazioni sulla intermit-tenza delle connessioni contenute nei parametrirelativi alla frequenza di picco e a quella media diemissione di celle (rispettivamente PCR e SCR,come chiarito in [4]). Mediante questi parametri sipuò valutare la probabilità che n(t) connessioni sianocontemporaneamente attive (0≤n( t )≤N) . Questaprobabilità, quando risultasse molto inferiore a uno,renderebbe possibile la multiplazione statistica, cioèl’accettazione, in uscita da una porta di un nodoATM, di un numero di connessioni tali che lasomma delle loro frequenze di picco di emissione dicelle superi la capacità trasmissiva della porta stessa,pur mantenendo ad un valore prefissato (quelloprevisto dal contratto di traffico descritto in [4]) laQdS, espressa in termini di probabilità di perdita dicella CLR. L’intermittenza di queste sorgenti fa sì,infatti, che solo un sottoinsieme di queste risulticontemporaneamente attivo, rendendo non conve-niente, a parità di QdS, l’assegnazione in manierapermanente a ciascuna di esse di una frequenza ditrasmissione di celle pari al valore della frequenza dipicco di celle PCR.

Dai valori di PCR e SCR è possibile ricavare laprobabilità PON che una generica connessione siaattiva in un qualunque istante t.

(3)

Da questa espressione è possibile ricavare laprobabilità P[n(t)=i] che i connessioni comprese traN omogenee (stessi descrittori PCR e SCR) sianoattive in un generico istante t:

(4)

La formula che esprime la probabilità di perdita dicella CLR è quindi:

(5)

In accordo con la definizione di CLR introdotta in[7], il numeratore esprime il numero medio di celleperse come somma dei prodotti delle celle perse inun certo istante t - cioè (iPCR-c’) - per la probabilitàche i connessioni siano contemporaneamente attivenel medesimo istante; il denominatore esprime ilnumero medio di celle offerte al multiplatore in uncerto istante t come prodotto del numero medio diconnessioni attive in un certo istante t - data daN·P ON=N·SCR/PCR - per il numero di celletrasmesse nell’unità di tempo da una connessione,quando attiva, cioè PCR.

Definendo utilizzazione della capacità del multi-platore la frazione di tempo in cui la porta di uscita èimpegnata, risulta possibile valutare la massima utiliz-zazione della capacità del multiplatore compatibilecon il vincolo sul CLR nel caso di multiplazione disorgenti di traffico ON-OFF omogenee (stessi valoriPCR e SCR). È infatti possibile esprimere la (5) nellaforma seguente:

(6)

Se si assume CLR≤ε=10-9, si ricava il valoremassimo di N in funzione della probabilità di attiva-zione PON e del rapporto R tra capacità trasmissiva delmultiplatore e frequenza di picco di emissione dicelle PCR delle connessioni: NMAX=f(PON, R) . Ilgrafico in figura 6 rappresenta l’andamento dell’utiliz-zazione della capacità del multiplatore (non inclu-dendo le celle perse per congestione)

CLR = 1

N ⋅ PON

⋅ (i − R)

i = R

N

∑ ⋅ N

i

⋅ PON

i⋅ (1 − PON )N − i

con R = c '

PCR

CLR =

(i ⋅ PCR − c ') ⋅ P[n(t ) = i]

i≥ c '

PCR

∑

i ⋅ PCR ⋅ P[n(t ) = i]i≥0

∑=

= 1

N ⋅ SCR⋅ (i ⋅ PCR − c ') ⋅ N

i

⋅ SCR

PCR

i ⋅PCR≥ c '

∑i

⋅ 1 − SCR

PCR

N − i

P[n(t ) = i] = N

i

⋅ PON

i⋅ (1 − PON )N − i

con i = 0, ...N

PON = durata media dell 'attività

durata media dell 'attività + durata media del silenzio=

= MBS ⋅TPCR

MBS ⋅TSCR

= SCR

PCR


1,0

0,9

0,8

0,7

Util

izza

zion

e de

lla c

apac

ità d

el m

ultip

lato

re

Rapporto fra capacità trasmissiva del multiplatore e PCR delle connessioni

0,6

0,5

0,2

0,1

0,4

0,3

0,00 100 200 300

PCR PON

= =

Peak Cell Rate (frequenza di picco di celle) Probabilità che una connessione sia attiva Multiplazione statistica Allocazione basata sulla frequenza di picco delle celle

PON=0,7

PON=0,1

Figura 6 Utilizzazione di un multiplatore ATM in fun-zione del rapporto

c’/PCR per diverse probabi-lità di attivazione delle connessioni.


(7)

in funzione di R e per due valori di PON.Ogni singola curva mostra l’utilizzazione ottenibile

con la multiplazione statistica (5) rispetto a una alloca-zione basata sulla frequenza di picco, a parità di PON: laprima curva è crescente con l’aumentare di R, laseconda è una retta costante di valore PON. Questiandamenti mettono in evidenza che la multiplazionestatistica non è mai meno efficace, in termini di utiliz-zazione del multiplatore e quindi di numero di connes-sioni accettate, di una allocazione basata sullafrequenza di picco nel caso di sorgenti ON-OFF,poiché sfrutta l’intermittenza delle sorgenti stesse.L’efficacia è tanto maggiore quanto minore è la proba-bilità di attivazione delle connessioni. Il grafico mostrad’altra parte che un’elevata utilizzazione è possibilesolo quando la frequenza di emissione di picco PCR èuna piccola frazione della capacità del multiplatore.Ciò si spiega in quanto connessioni con alti valori diPCR, seppure molto intermittenti (PON piccola),quando attive utilizzano un’alta frazione del multipla-tore. Il confronto tra le curve mostra infine che lamigliore utilizzazione si ottiene comunque con connes-sioni caratterizzate da alta probabilità di attivazione.

La (5) consente di valutare l’accettazione diconnessioni con classe di trasporto associata sia SBRsia DBR: per queste ultime la coincidenza dei valoriPCR e SCR fornisce una probabilità di attivazionePON pari ad 1. Nel caso di connessioni eterogenee, ecioè con diversi valori di PCR e SCR, si applicanoformule analoghe.

Per quanto riguarda gli algoritmi di CAC basati suvariabili statistiche di traffico, essi utilizzano l’ap-proccio basato sulla banda “efficace” [6]. Si dimostrache, con alcune ipotesi, riguardanti ad esempio ilprocesso di arrivi di burst di una connessione, è possi-bile assegnare a ciascuna connessione che dichiari iparametri PCR e SCR una banda “efficace”, indicataanche come “equivalente” in [2], che dipende solo daquesti parametri e dalla capacità trasmissiva delmezzo fisico - ed eventualmente dalla dimensionedella memoria - ma non dai parametri caratterizzantialtre connessioni che condividono lo stesso mezzofisico (questa dimostrazione è applicabile solo aglischemi lineari [2]). La regola di CAC che neconsegue è molto semplice: la somma delle bande“efficaci” Beffi delle connessioni accettate (in numerodi N) e della nuova connessione non deve superare lacapacità trasmissiva del mezzo fisico:

(8)

Infine gli algoritmi di CAC basati sulla misura intempo reale delle caratteristiche delle connessionisono noti come Adaptive CAC: il principio che informaquesti criteri di CAC riguarda l’aggiornamento delledistribuzioni di probabilità che intervengono nelcalcolo del CLR, sulla base di misure in tempo reale

del traffico trasmesso sulle connessioni (di difficilerilevazione, evidentemente, per i requisiti di temporeale di risposta dell’algoritmo di CAC).

3. Verifica di conformità dei parametri di traffico

Per quanto riguarda la funzione di verifica diconformità dei parametri di traffico, nota in letteraturacon gli acronimi UPC/NPC (Usage/Network ParameterControl), il ruolo degli Enti di normativa è stato digrande rilievo, in quanto le caratteristiche di compor-tamento di questa funzione devono essere il piùpossibile indipendenti dalla realizzazione dei nodi edevono essere note a priori in modo da non far subireperdite di celle a un traffico conforme al contratto. Lefunzioni di verifica di conformità dei parametri ditraffico UPC e NPC sono eseguite rispettivamentealle interfacce UNI (User Network Interface) ed NNI(Network Node Interface). Il dispositivo di UPC/NPCha come obiettivo la protezione delle risorse di reteda un mancato rispetto del contratto di traffico, inten-zionale o no, che possa danneggiare la QdS (Qualitàdel Servizio) delle connessioni già instaurate. L’azionedi esso si attua durante la fase attiva di una connes-sione, dopo che questa è stata accettata dal CAC edeve essere applicata a tutte le connessioni presenti,comprese quelle di segnalazione. Va ricordato chementre l’uso dell’UPC è raccomandato, quellodell’NPC è opzionale.

Per poter svolgere l’azione di protezione della retesopra indicata, un dispositivo di UPC/NPC deveosservare le celle entranti in rete appartenenti allaconnessione sotto esame e deve decidere, cella percella, se la sorgente controllata può essere considerataconforme o no al contratto di traffico. In corrispon-denza di ogni cella arrivata il dispositivo di UPC/NPCpuò, quindi, attuare diversi tipi di azioni in funzionedi come identifica la sorgente. In particolare, quindi,le azioni che un dispositivo di UPC/NPC può intra-prendere a livello di cella, sono: • in caso di traffico conforme: far passare le celle in

modo “trasparente” (cioè senza alterarne le rela-tive caratteristiche temporali) o eseguire lafunzione di shaping (cioè ripristino del temponominale d’inter-emissione delle celle);

• in caso di traffico non conforme: scartare la cellaoppure marcare la cella, ponendo il bit CLP a 1,qualora esso fosse stato posto inizialmente pari a 0.Oltre alle azioni a livello di cella sopra elencate, in

via opzionale, il dispositivo di UPC/NPC può avviareil rilascio della connessione nel caso in cui rilevi lapresenza di un traffico non conforme al contratto. Lespecifiche azioni di controllo che il dispositivo diUPC può intraprendere dipendono essenzialmente daquale classe di trasporto ATM è utilizzata per laconnessione controllata.

Per quanto riguarda la precisione nel controllodella realizzazione pratica dell’algoritmo diUPC/NPC, considerando come parametro da control-lare una frequenza di celle - di picco o media - divalore nominale F, il valore effettivamente controllatorisulterà essere F + d, dove d definisce l’accuratezzacon la quale è realizzato l’algoritmo utilizzato.

Beff i

i =1

N +1

∑ ≤ c '

N MAX ⋅ SCR

c '⋅ (1 − CLR)



In figura 7 è mostrato il requisito di accuratezza chele realizzazioni degli algoritmi di UPC/NPC per ilcontrollo della frequenza di celle (di picco o media)devono garantire. Questo requisito prevede per d unvalore positivo e non superiore all’1 per cento per valoridi frequenza di celle nominale superiori a 160 celle/s.Quando, invece, la frequenza nominale di celle ècompresa fra 100 celle/s e 160 celle/s, d non deve esseresuperiore a 1,6 celle/s, mentre non è stato raccomandatofinora alcun requisito di accuratezza al di sotto delvalore di 100 celle/s per la frequenza di celle nominale.

L’algoritmo considerato sia in [8] sia in [10] comeriferimento per valutare la conformità di una connes-

sione al contratto di traffico è il GCRA (Generic CellRate Algorithm). Questo algoritmo impiega un para-metro di incremento I e uno di limite L, acquisiti infase di accettazione della connessione o di rinegozia-zione di alcune caratteristiche della stessa tramiteprotocollo di RM (Resource Management) o segnala-zione, in modo tale che la notazione GCRA(I,L) indicaun’istanza dell’algoritmo in cui questi parametri assu-mono i valori I ed L rispettivamente.

È opportuno precisare che il GCRA è utilizzabileper il controllo sia della frequenza di picco di celle siaper quella media purché si programmino in modoopportuno i due parametri d’incremento e limite.

In particolare per il controllo della frequenza dipicco di celle debbono essere utilizzati i seguentivalori (riferiti a parametri descritti in [4]): • I = TPCR

con TPCR = 1/PCR, PCR: Peak Cell Rate;• L = CDVTPCR

con CDVTPCR: Cell Delay Variation Tolerance sul PCR.Per controllare la frequenza media di celle, i valori

da utilizzare (riferiti a parametri ancora descritti in[4]) sono, invece:• I = TSCR

con TSCR = 1 / SCR, SCR: Sustainable Cell Rate;• L = IBT + CDVTSCR

con CDVTSCR: Cell Delay Variation Tolerancesull’SCR, IBT: Intrinsic Burst Tolerance.Se la classe di trasporto ATM utilizzata consente la

modifica dei parametri di traffico attraverso l’uso diun protocollo [4] di RM (Resource Management) per leclassi di trasporto ABR (Available Bit Rate) e ABT(ATM Block Transfer) o di segnalazione, il meccanismodi UPC/NPC dovrebbe essere in grado di modificaredinamicamente i valori dei suoi parametri utilizzandole informazioni trasportate dalle celle di RM o daquelle di segnalazione.


100Accuratezza (celle/s)

Frequenza di celle nominale (celle/s)

10

1,6

1100 160 1000 10000

Figura 7 Accuratezza nella realizzazione di un algorit-mo per la verifica di conformità relativa aiparametri di traffico.

L’UTILIZZATORE RISPETTA IL “CONTRATTO”?

• La verifica dei parametri di traffico è una funzione usata nelle reti ATM percontrollare la conformità di un utilizzatore (cliente finale o gestore interconnesso)al “contratto” di traffico (per esempio relativamente alla frequenza di picco concui emette le celle) e la validità dei valori VPI/VCI delle celle della connessione adesso relativa.

• La funzionalità di verifica dei parametri di traffico è indicata come UPC (UsageParameter Control) se eseguita in corrispondenza dell’interfaccia di rete dell’uti-lizzatore, definita UNI, come NPC (Network Parameter Control) se eseguita incorrispondenza dell’interfaccia di rete del nodo, nota come NNI.

• Le verifiche perseguono l’obiettivo di proteggere le risorse di rete da comporta-menti non corretti dell’utente, intenzionali o meno, che possono alterare la QdS(Qualità del Servizio) delle connessioni già instaurate, in modo da individuareviolazioni del “contratto” di traffico e da intraprendere conseguentemente azioniappropriate fra le quali, ad esempio, lo scarto di cella.

• Le procedure di verifica dei parametri di traffico si applicano solo durante la fasesuccessiva alla instaurazione della connessione, nel corso della quale si ha loscambio informativo tra i punti terminali della connessione stessa.


L’algoritmo GCRA è esprimibile in due formeequivalenti: Virtual Scheduling Algorithm e Continuous-State Leaky Bucket Algorithm (figura 8). L’equivalenzafra gli algoritmi va intesa nel senso che, per ognisequenza di istanti d’arrivo di celle, essi individuanocome conformi o non conformi le stesse celle.

Il Virtual Scheduling Algorithm, dopo l’arrivo di unacella conforme, aggiorna il TAT (Theoretical ArrivalTime), mostrato in figura 8, che è l’istante “nomi-nale” d’arrivo della cella successiva, supponendoche le celle siano trasmesse dalla sorgente con untempo di inter-emissione pari al parametro di incre-mento I, ricavabile dal parametro di traffico control-lato. Se la cella successiva non arriva troppo prestorispetto al valore TAT, ricavato in precedenza, ed alvalore limite L programmato, cioè se questo istante èritardato rispetto a TAT-L, la cella è conforme,

mentre in caso contrario essa è considerata nonconforme.

Per quanto riguarda il Continuous-State LeakyBucket Algorithm, esso impiega un contatore a valorireali il cui contenuto è ridotto di una unità per ogniintervallo di tempo relativo alla trasmissione di unacella (con il vincolo che il contatore non possa assu-mere valori negativi) ed è aumentato di una quantitàpari al valore del parametro di incremento I per ognicella considerata conforme. Se all’arrivo di unanuova cella il valore X del contatore non supera ilvalore limite L, la cella è conforme; in caso contrarioessa è considerata non conforme. Va notato che l’al-

goritmo, per poter eseguire correttamente il decre-mento del contatore, memorizza l’istante LCT (LastConformance Time) in cui l’ultima cella è considerataconforme.

4. Controllo di flusso per la classeABR (Available Bit Rate)

La funzione di controllo di flusso, che permette lavariazione di frequenza con cui una sorgente di trafficopuò inviare le celle in funzione dello stato di occupa-zione della rete, rappresenta la base della definizionedella classe di trasporto ABR (Available Bit Rate) ed èstato l’argomento maggiormente discusso all’internodell’ATM Forum prima di giungere alla caratterizza-zione oggi riportata nell’ultima versione della specificadel Traffic Management [8]. L’ITU-T ha sostanzial-mente utilizzato nei propri riferimenti normativi [9] e[10], riguardanti la classe ABR, il lavoro svolto in ATMForum nel documento già citato di specifica [8], agaranzia di un notevole allineamento fra i due Enti distandardizzazione su queste tematiche.

L’approccio “Rate Based”, impiegato oggi nellaspecifica di ATM Forum, prevede che una sorgentedi traffico ABR vari la frequenza di emissione dellecelle in funzione delle informazioni ricevute dallarete. Lo scambio di informazioni avviene mediantel’instaurazione di un anello di controllo per ciascunadirezione trasmissiva. La definizione completa dellafunzione di controllo di flusso consiste perciò nel

modo in cui è realizzato l’anello di controllo e nelladescrizione delle modalità con le quali le sorgentirispondono alle informazioni di controllo.

Per quanto riguarda la definizione dell’anello dicontrollo, l’attuale specifica ATM Forum è piuttostoflessibile, in quanto prevede tre diverse modalità difunzionamento, di complessità (e prestazioni)alquanto diverse tra loro: queste modalità si basano


Arrivo di una cella di una connessione ATM nell'istante t all'interfaccia UNI o NNI inter-network

X'=X-(t -LCT)

X=max(0,X')+I LCT=t

Cella conforme

Cella non

conforme

Prossima cella

Prossima cella

SI SI

NONO

Cella non

conforme

a

a

TAT=max(t ,TAT)+I Celle conforme

a

a

X'>L ?

TAT>t +L ?

VIRTUAL SCHEDULING ALGORITHM

CONTINUOUS-STATE LEAKY BUCKET ALGORITHM

a

TAT = Theoretical Arrival Time Nell'istante t di arrivo della prima cella della connessione, TAT=ta

a

X

X'

LCT

=

=

=

Valore del contatore dell'algoritmo Variabile ausiliaria

Last Conformance Time Nell'istante t di arrivo della prima cella della connessione, X=X'=0 e LCT=t

a

a

Figura 8 Versioni equivalenti del Generic Cell RateAlgorithm.

NE

B-TE D

EFCI NE RM

S

= = = = = =

Broadband-Terminal Equipment Destinazione ABR Explicit Forward Congestion Indication Network Element Resource Management Sorgente ABR

NE NE

Marcatura del bit EFCI delle celle dati

NEConge- stionato

B-TE S

B-TE D

dati

RM RM

dati dati

Flusso di dati di utente da S verso D

Anello per il controllo del RM associato al flusso di dati d'utente da S verso D

Figura 9 Prima modalità di funzionamento degli appa-rati di rete in ABR (Available Bit Rate).


sulla trasmissione, da parte delle sorgenti, di partico-lari celle di RM (Resource Management) utilizzate pertrasportare le informazioni di controllo: le celleseguono il percorso delle normali celle dati e sonoritrasmesse dalle destinazioni alle sorgenti, realiz-zando così l’anello di controllo. Tutti gli apparati attra-versati da queste celle hanno la possibilità di leggeree modificare il contenuto delle celle, aggiornando cosìle informazioni di controllo.

I tre modi di funzionamento previsti in ATMForum si differenziano in base alla capacità degliapparati di rete di elaborare e generare informazionidi controllo: il modo più semplice (figura 9) nonrichiede agli apparati di rete nessuna capacità di trat-tamento delle celle RM: essi infatti possono limitarsiad inviare semplici segnali di congestione alle desti-nazioni ABR utilizzando l’apposito bit di EFCI(Explicit Forward Congestion Indication) previstonell’intestazione delle celle ATM dei dati di utente;l’invio a ritroso delle informazioni di congestioneverso le sorgenti ABR è invece affidato alle destina-zioni, che devono aggiornare gli appositi campi dicontrollo previsti nelle celle RM (i bit CI, CongestionIndication e NI, No-Increase) in base ai segnali di EFCIricevuti sul flusso di celle di dati e che devono inviarea ritroso le celle di RM verso le sorgenti.

In figura 10 è mostrato il secondo modo di funzio-namento, analogo al precedente, in quanto basatosempre su un’informazione binaria trasportatamediante i bit CI e NI delle celle di Resource Mana-gement; in questo caso è previsto che siano gli appa-rati di rete ad aggiornare questi campi in base al lorostato di occupazione o di imminente congestione: inodi di rete, oltre a poter eseguire l’aggiornamento diquesti campi sulle celle di Resource Management,scambiate tra i terminali sorgente e destinazione,possono anche generare, in modo autonomo, celle di

Resource Management a ritroso verso la sorgente neicasi in cui questa notifica debba essere realizzata congrande urgenza.

Il terzo modo di funzionamento, decisamente piùcomplesso, è schematizzato in figura 11 e si basa sullasegnalazione diretta della massima frequenza di emis-

sione di celle concessa alle singole sorgenti; in questocaso viene impiegato il campo ECR (Explicit Cell Rate)delle celle RM. Gli apparati di rete capaci di operaresecondo questa modalità dovrebbero essere in gradodi determinare dinamicamente la frequenza di emis-sione di celle che possono assegnare alle diverseconnessioni ABR e scrivere quindi questo valore nel


NE

B-TE CI D

NE NI

RM S

= = = = = = =

Broadband-Terminal Equipment Congestion Indication Destinazione ABR Network Element No-Increase Resource Management Sorgente ABR

NE NE

Marcatura dei bit CI e NI delle celle RM

NEConge- stionato

B-TE S

B-TE D

dati

RM RM

dati dati



Figura 10 Seconda modalità di funzionamento degliapparati di rete in ABR (Available Bit Rate).

IL COMPORTAMENTO DELLA RETE E DEI TERMINALI NEL CONTROLLO DI FLUSSO INABR (AVAILABLE BIT RATE)

• La trasmissione dell’informazione su ogni connessione appartenente alla classe ditrasporto ABR dipende da due componenti: la minima frequenza di emissione dicelle utilizzabile, che potrebbe anche essere nulla e che risulta comunque garan-tita dalla rete, ed una componente “elastica” che è resa disponibile dinamicamentedalla rete alla connessione quando sono presenti risorse libere. La massimafrequenza di emissione di celle utilizzabile dalla sorgente è, comunque, non supe-riore ad valore prefissato in sede di contratto.

• È stato definito un protocollo di RM (Resource Management) per modificare lafrequenza di invio di celle dai terminali che utilizzano la connessione (ad esempioa seguito di situazioni di congestione in qualche nodo di rete).

• È stato definito un comportamento di riferimento dei terminali (sorgente e desti-nazione) e dei nodi interessati alla connessione, che dialogano attraverso il proto-collo di RM. Se i sistemi terminali sono conformi a questo comportamento la retegarantisce la probabilità di perdita di cella negoziata (procedural assurance).

• La rete deve allocare la frequenza di celle disponibile in ogni istante alle diverseconnessioni ABR che lo richiedano, in modo “equo” (relative assurance). Il realiz-zatore del nodo stabilisce le modalità secondo le quali sono suddivise queste risorse.


campo ECR delle celle RM. L’indicazione riportatanel campo ECR permette di far conoscere a ciascunasorgente il valore della frequenza di celle disponibilenel “collo di bottiglia” della connessione; gli apparatidi rete possono quindi variare il contenuto del campoECR delle celle di Resource Management in transitosolo per diminuirne il valore corrente.

Il secondo aspetto della definizione della funzionedi controllo, ovvero la definizione del modo in cui lesorgenti devono rispondere alle informazioni dicontrollo, è particolarmente delicato in quanto, pergarantire la Qualità del Servizio offerto, è indispensa-bile che il comportamento effettivo delle sorgenti siail più possibile prossimo a quello atteso dalla rete.Queste modalità sono state pertanto specificate indettaglio per i diversi segnali di controllo e prevedonoche le sorgenti impieghino una serie di parametri diconfigurazione che permettano di ottimizzare ilcomportamento del controllo, in funzione delle carat-teristiche presentate istante per istante dalle connes-sioni. Senza entrare nei dettagli delle diverse proce-dure, si può sinteticamente segnalare che l’obiettivoriguarda l’individuazione in modo univoco dellanuova frequenza di emissione di celle concessa aduna sorgente alla ricezione di un nuovo messaggio dicontrollo, una volta che siano noti il contenuto delmessaggio di controllo e la precedente frequenza diemissione. Il problema è relativamente semplice nelcaso in cui il controllo sia basato esclusivamente sulcampo ECR (il valore contenuto in questo campo ègià un limite superiore per la frequenza di emissione),ma esso diviene più complesso quando occorre consi-derare anche informazioni binarie del tipo No-Increasee Congestion Indication.

Il controllo di flusso è stato fin qui descrittosupponendo un’utilizzazione da terminale a terminale(end-to-end), ovvero uno scenario in cui l’anello dicontrollo è chiuso dalla destinazione finale del trafficoABR. In reti di grande estensione geografica, allo

scopo di ridurre il ritardo di anello, è possibile suddi-videre la rete in segmenti parziali ed individuare ilprotocollo tra i due estremi di ciascun segmento, inse-rendo in questi punti oggetti che funzionino comesorgenti e destinazioni virtuali. È così possibile, comesituazione limite, anche eseguire questi protocollitratta per tratta (link by link).

5. Conclusioni

La panoramica presentata in questo articolo, rela-tiva alle funzionalità di controllo del traffico e dellacongestione in ambiente B-ISDN, ha mostrato chel’attività di standardizzazione internazionale haraggiunto risultati di rilievo, anche se deve ancorarispondere ad alcune questioni su queste tematiche.Va tuttavia precisato che, per gli aspetti di controllodel traffico e della congestione, l’obiettivo perseguitoè quello di preservare da un lato la libertà di progetta-zione delle aziende manufatturiere e, dall’altro, lascelta degli operatori pubblici di telecomunicazionidelle procedure più opportune per il funzionamentodella rete da essi gestita. Il ruolo degli Enti di norma-tiva nella definizione delle funzioni di controllocontinua, quindi, ad essere essenzialmente quello diprescrivere i principi generali di funzionamento, didefinire le configurazioni e le procedure di riferi-mento e di specificare in dettaglio solo gli aspetti chehanno un impatto diretto sulla interconnessione dellereti e sulla interoperabilità dei terminali.

Come nota conclusiva può essere assunto che l’at-tività ancora aperta relativamente alla modalità diofferta delle classi di trasporto ATM [4], soprattuttodal punto di vista delle sperimentazioni in campo,rende di estrema attualità la necessità di approfondireulteriormente le tematiche del controllo del traffico edella congestione, con l’obiettivo anche di perveniread eventuali affinamenti in termini di possibilità diutilizzo e quindi di specifica delle corrispondentifunzionalità.


[1] Tranchier, P.; Boyer P. et alii: Fast BandwidthAllocation in ATM networks. ISS ‘92, Yokohama,settembre 1992.

[2] Buttò, M.; Naldi, M.; Tofoni, T.; Tonietti, A.:Prestazioni e dimensionamento delle reti ATM.«Notiziario Tecnico Telecom Italia», Anno 6, n.1, luglio 1997.

[3] User demand modelling in B-ISDN. ITU-T SG 2,Raccomandazione E.716, maggio 1996.

[4] Castelli, P.; De Giovanni, L.; Vittori, P.:Controllo del traffico e della congestione nella reteB-ISDN: contratto di traffico e classi di trasportoATM. «Notiziario Tecnico Telecom Italia»,Anno 6, n. 1, luglio 1997.

[5] Garetti, E.; Pietroiusti, R.; Renon, F. M.: ATM:modelli dei protocolli e funzioni di rete. «Notiziario

NE

B-TE D

ECR NE RM

S

= = = = = =

Broadband-Terminal Equipment Destinazione ABR Explicit Cell Rate Network Element Resource Management Sorgente ABR

NE NE

Scrittura del campo ECR delle celle RM

NEConge- stionato

B-TE S

B-TE D

dati

RM RM

dati dati



Figura 11 Terza modalità di funzionamento degli appa-rati di rete in ABR (Available Bit Rate).



Livia De Giovanni si è laureata in ScienzeStatistiche, indirizzo Metodologico, pressol’Università degli Studi di Roma “LaSapienza”. Dal 1988 al 1997 ha operato nellaLinea Ricerca e Sviluppo della DirezioneGenerale SIP (oggi Telecom Italia), all’internodel settore Commutazione. Dopo aver svoltoattività nell’ambito del riconoscimento delsegnale vocale tramite tecniche neurali, perdiversi anni è stata impegnata nello studio dellatecnica ATM. Con questa responsabilità ha

curato le specifiche di apparati di commutazione e deicorrispondenti sistemi gestionali e la definizione, in Entiinternazionali di normativa (ITU-T ed ETSI) e di sperimentazionesu scala geografica della tecnologia ATM (progetto JAMES), dellefunzioni di controllo del traffico e di allocazione delle risorse. Damarzo 1997 è ricercatore in Statistica Matematica pressoL’Università degli Studi del Molise.

Paolo Castelli. Laureato in IngegneriaElettronica nel 1985, è entrato in CSELT nel1989 dopo alcuni anni di esperienza comesistemista software in un’azienda orientataall’automazione industriale. In CSELT si èoccupato dei problemi relativi al controllo deltraffico nelle reti ATM partecipando fra l’altroalla realizzazione della Rete Pilota ATM e anumerosi progetti EURESCOM relativi allosviluppo delle reti ATM. Partecipa all’attività distandardizzazione in ambito ITU-T SG 13 e in

ambito ETSI NA5, dove è stato responsabile del gruppo di lavororelativo agli aspetti di traffico per la B-ISDN. Dal 1996 ha assuntoin CSELT la responsabilità dell’Unità di Ricerca “Ingegneria delTraffico” nell’ambito della linea “Pianificazione Reti”.

Paolo Vittori si è laureato in IngegneriaElettronica presso l’Università degli Studi diRoma “La Sapienza”. È entrato a far parte nel1992 della Linea Ricerca e Sviluppo dellaDirezione Generale SIP (oggi Telecom Italia),dove opera all’interno del settoreCommutazione. La sua attività è stata findall’inizio indirizzata allo studio di sistemiATM, sia attraverso un iniziale coinvolgimentonella definizione delle specifiche di apparati dicommutazione e dei corrispondenti sistemi

gestionali, che mediante la partecipazione a Enti internazionali dinormativa (ITU-T ed ETSI) e sperimentazione su scala geograficadella tecnologia ATM (progetto JAMES).

ABR Available Bit RateATM Asynchronous Transfer ModeB-ISDN Broadband-Integrated Services Digital

NetworkCAC Connection Admission ControlCDV Cell Delay VariationCDVT Cell Delay Variation ToleranceCI Congestion IndicationCLP Cell Loss PriorityCLR Cell Loss RatioDBR Deterministic Bit RateECR Explicit Cell RateEFCI Explicit Forward Congestion Indica-

tionGCRA Generic Cell Rate AlgorithmIBT Intrinsic Burst ToleranceITU-T International Telecommunication

Union-Telecommunication standardi-zation sector

LCT Last Conformance TimeMBS Maximum Burst SizeNI No-IncreaseNNI Network Node InterfaceNPC Network Parameter ControlPCR Peak Cell RateQdS Qualità del ServizioRM Resource ManagementSBR Statistical Bit RateSCR Sustainable Cell RateTAT Theoretical Arrival TimeUNI User Network InterfaceUPC Usage Parameter ControlVC Virtual ChannelVCI Virtual Channel IdentifierVP Virtual PathVPI Virtual Path Identifier

Tecnico Telecom Italia», Anno 5, n. 2,settembre 1996.

[6] Methods for traffic control in B-ISDN. ITU-T SG2, Raccomandazione E.736, maggio 1997.

[7] B-ISDN ATM layer cell transfer performance.ITU-T SG 13, Raccomandazione I.356, maggio1996.

[8] TM specification -version 4.0. ATM Forum, aprile1996.

[9] Traffic control and congestion control in B-ISDN.Conformance definitions for ABT and ABR.ITU-T SG 13, Raccomandazione I.371.1,febbraio 1997.

[10] Traffic control and congestion control in B-ISDN.ITU-T SG 13, Raccomandazione I.371, maggio1996.

72



1. Introduzione

Il mondo della gestione della rete e dei servizi ditelecomunicazione ha subito in questi ultimi decenniuna evoluzione che rispecchia gli avvenimenti che sisono succeduti nel settore delle tecnologie di comuni-cazione da un lato e nell’ambito della regolamenta-zione dei servizi di telecomunicazione dall’altro.

Volendo qui riassumere l’evoluzione temporaledelle problematiche legate alla gestione si possonodistinguere alcune fasi: fino agli anni Ottanta, lagestione della rete si otteneva essenzialmente conquella degli apparati che la componevano, mentre lagestione dell’utenza consisteva tipicamente in quelladella domanda, effettuata eventualmente con l’ausiliodi sistemi di supporto che automatizzavano alcuneprocedure amministrative.

Negli anni Ottanta nuovi fattori, quali l’emergeredi nuove tecnologie, soprattutto nel settore dati, el’introduzione di elementi di liberalizzazione, conl’emergere di nuovi attori quali fornitori di servizi ditelecomunicazione, hanno portato il gestore a diven-tare elemento attivo nella definizione e nello sviluppo

di sistemi di gestione, ponendo attenzione a nuovielementi, quali ad esempio il tempo di attesa per lafornitura di un servizio o la flessibilità nell’offertadello stesso servizio. In questi anni emerge la defini-zione di una vera e propria architettura di gestionedenominata

TMN (Telecommunication ManagementNetwork) che tende a prescindere dalla tecnologia direte utilizzata per la fornitura dei servizi. Il gestore inquesta fase deve curare anche la gestione dell’offertadi servizi di telecomunicazione e, quindi, per quantoriguarda l’utenza assumono importanza sistemi per lagestione dell’offerta e della fornitura di servizi.

Questo panorama ha proseguito nella sua evolu-zione. Nei primi anni Novanta la gestione dei serviziha assunto un’importanza sempre maggiore, ponendo,nella definizione di interfacce tra sistemi di gestioneappartenenti a diversi attori (gestore di rete, gestoredei servizi e grande utente) l’accento sulla necessitàdi una gestione cooperativa.

Lo scenario sopra esposto va poi posto in relazionecon l’evoluzione subita dalla rete di telecomunica-zione che pone continui requisiti alla gestione. Inquesto ambito l’introduzione della tecnica ATM è

ENRICO BAGNASCO

SILVIO VALEAU

ATM

Aspetti di esercizio e di gestione della rete ATM

L’evoluzione del mondo della gestione della rete e dei servizi di telecomunicazione è statainfluenzata dalle tecnologie di comunicazione da un lato e dalla regolamentazione deiservizi di Tlc dall’altro. Si è passati dalla gestione della rete e dell’utenza come gestionedegli apparati di rete e della domanda di servizi, alla gestione di elementi diversi qualiad esempio il tempo di attesa per la fornitura di un servizio o la flessibilità nell’offertadel servizio stesso tipica degli anni Ottanta, alla gestione cooperativa tra sistemi digestione di rete e fornitori di servizi, tipica degli anni Novanta.L’impiego della tecnica ATM, che è stata la novità più rilevante di questi ultimi anni sia inambito locale sia su scala più ampia, e la complessità dei protocolli e dei servizi introdottienfatizzano il ruolo dei sistemi di gestione, che migrano verso l’integrazione tra quelli rela-tivi alla rete, quelli per la pianificazione e quelli riguardanti la gestione dei servizi. Le architetture in uso sono essenzialmente due: la prima, denominata TMN

(Telecommunication Management Network), è orientata al mondo delle grandi retipubbliche e basata sul protocollo CMIP (Common Management Information

Protocol) mentre la seconda è stata concepita per applicazioni in ambito locale ed èbasata sul protocollo SNMP (Simple Network Management Protocol).Quest’ultimo è divenuto uno standard “de facto” poiché un sempre maggior numero dicostruttori lo ha scelto per la gestione dei propri apparati. Il futuro dei sistemi gestionali legati ad ATM dipenderà dagli orientamenti in ambitonormativo relativamente alla gestione integrata dei seguenti aspetti di rete : reti pubbli-che, private, livelli di rete e reti commutate.


Bagnasco - Valeau • Aspetti di esercizio e di gestione della rete ATM

stata la novità di maggior rilievo di questi ultimi anniin quanto presenta caratteristiche che richiedono unapproccio diverso nella definizione e nelle funziona-lità che un sistema di gestione deve presentare.

Le caratteristiche della tecnica ATM che hannoun maggiore impatto sulla gestione e che rendononecessaria una soluzione in qualche modo diversa daquella adottata con le precedenti tecnologie di comu-nicazione, sono nel seguito brevemente illustrate.• ATM si presta al trasporto su un livello fisico con

caratteristiche molto variabili in termini dilarghezza di banda e modalità di trasferimento. Ilrischio di riempimento delle memorie dinamiche(overflow) e di perdita di celle comportano lanecessità di dotarsi di sistemi di controllo e dimonitoraggio che abbiano tempi di reazione suffi-cientemente ridotti. La presenza di burst di trafficoè un altro fattore che comporta la necessità di stru-menti di gestione estremamente reattivi o proat-tivi, che sappiano cioè predire e segnalare il rischiodi perdita di traffico prima che questa si presenti.

• Le attività di elaborazione delle celle sono tipica-mente effettuate in hardware ma è molto costosala realizzazione di chip ATM cheeffettuino operazioni di gestione qualiil monitoraggio del traffico e la misuradelle prestazioni. Un esempio tipico diquesta funzione consiste nella possibi-lità di memorizzare le celle contenentierrori che sono scartate dai mecca-nismi di controllo degli errori sull’inte-stazione delle celle; questa memoriz-zazione è necessaria per garantire illivello qualitativo richiesto dal cliente.

• Un altro punto di rottura introdottodall’ATM nell’ambito delle tecnologiedi rete è la sua estrema scalabilità, checonsente l’impiego di questa tecno-logia sia in ambito locale che su scalageografica. Si ha così un requisitostringente sulla definizione dell’archi-tettura del sistema di gestione cheassume un ruolo di importanza strate-gica dovendo realizzare sia funziona-lità a livello di chiamata (tariffazione,sicurezza, funzionalità legate ai gruppi chiusi diutenti), sia a livello di cella; storicamente i sistemidi gestione per gli apparati impiegati nelle retilocali utilizzano SNMP (Simple Network Manage-ment Protocol), mentre quelli per reti pubblicheprivilegiano un approccio OSI [1].

• La complessità legata ai protocolli e ai serviziintrodotti su ATM (LAN Emulation, Classical IPover ATM, MultiProtocol over ATM) comporta,per i sistemi relativi alla gestione dei guasti e delladiagnostica, la realizzazione di un’analisi multili-vello con costose azioni nel rilascio del prodotto.Inoltre la definizione di gruppi di lavoro virtualirichiede al sistema di gestione di realizzare stru-menti di configurazione e di modifica dinamicadelle entità coinvolte in questi servizi.

• Altro punto di attenzione è costituito dalla possi-bilità che ATM permette di trasportare diversi

tipi di traffico con differenti requisiti per quantoriguarda la QoS (Qualità del Servizio). Per ilsistema di gestione questa caratteristica comportail tenere conto di diversi insiemi di parametri perla caratterizzazione delle prestazioni da garantireper ogni connessione e, d’altro canto, la necessitàdi realizzare meccanismi di allocazione dellerisorse che consentano un utilizzo ottimale dellabanda trasmissiva e il rispetto dei parametri diQoS stabiliti.I punti sopra elencati danno un’idea delle proble-

matiche legate alla gestione di una rete ATM emettono in evidenza la necessità di considerare lagestibilità di una rete quale fattore primario edessenziale.

In futuro l’evoluzione dei sistemi di gestione saràcaratterizzata da una sempre maggiore integrazionetra le funzioni di gestione della rete, quelle di pianifi-cazione e simulazione e quelle di gestione dei servizi.L’ATM è una tecnologia che pone requisiti allagestione la cui soluzione va nella stessa direzione equindi potrà costituire un punto di svolta anche per ladefinizione e lo sviluppo dei sistemi di gestione.

2. Architetture per la gestione della rete(Network Management)

Nel corso degli anni si sono andate affermando duediverse architetture gestionali, nel seguito brevementedescritte, nate rispettivamente nel mondo delle tele-comunicazioni classiche e in quello dell’InformationTechnology. La prima, denominata TMN (Telecommuni-cation Management Network) e basata sul protocolloCMIP (Common Management Information Protocol) èstata progettata per le grandi reti pubbliche; mentre laseconda, propria del mondo TCP/IP (TrasmissionControl Protocol/Internet Protocol) è basata sul protocolloSNMP (Simple Network Management Protocol), ed è statarealizzata per applicazioni in ambito LAN.

La scalabilità dell’ATM e il suo potenziale utilizzodal terminale all’autocommutatore hanno contribuitoa modificare l’equilibrio e i confini tra le due solu-

Gestione dell’apparato tramite Element Manager locale.


zioni sopra menzionate, da quando prodotti concepitiper l’uso in ambito locale sono stati portati anchenella rete pubblica. Questa tendenza, oggi diffusa, haintrodotto l’approccio SNMP anche nella rete deiGestori di reti pubbliche, ed ha comportato un’inte-grazione tra le due soluzioni.

2.1 La gestione di una rete di telecomunicazione (TMN)

Agli inizi degli anni Ottanta gli Enti di standardiz-zazione hanno identificato un insieme di principi perla gestione di una rete di telecomunicazione, riassuntinello standard TMN [2]. Si intendeva così definireun’architettura che rispondesse alle esigenze diOAM&P (Operation Administration Maintenance &Provisioning) indipendentemente dalla tecnologiadella rete da gestire.

Con questa premessa, è stata individuata una rete,descritta in figura 1, diversa da quella di telecomunica-zione, composta da entità (Sistemi di Gestione) che,attraverso interfacce standard, controllano gli elementidella rete di telecomunicazione (Elementi Gestiti).

La TMN è concepita come una rete di sistemiinformativi OS (Operation Systems) interconnessi traloro e verso gli apparati da gestire NE (NetworkElements) tramite una rete dati DCN (Data Communica-tion Network) e mediante interfacce aperte e standar-dizzate (interfacce Q).

Il modello TMN, secondo quanto riportato dallostandard sviluppato nella Commissione IV dell’ITU-T[3], è costituito da tre differenti schematizzazionidella rete di gestione: la prima, quella funzionale,definisce i blocchi funzionali che soddisfano i requi-siti di OAM&P, la seconda, quella informativa, stabi-lisce le regole per la descrizione delle informazionidi gestione e i protocolli per la trasmissione dellestesse, mentre l’ultima, quella fisica, pone l’accentosull’organizzazione dei diversi blocchi funzionali insistemi. In particolare, la parte informativa specificale interfacce gestionali utilizzando un linguaggioformale object-oriented denominato GDMO (Guide-lines for Definition of Managed Objects) che descrive lerisorse da gestire in basi informative, denominateMIB (Management Information Base).

2.2 L’ambiente Trasmission Control Protocol/Internet Protocol

La definizione e lo sviluppo di una architettura digestione relativa a reti che utilizzano l’insieme diprotocolli TCP/IP (Trasmission Control Protocol/InternetProtocol) ha seguito la medesima evoluzione dellereti: in effetti l’esigenza di disporre di strumenti digestione potenti ed efficaci è stata sentita solo apartire dalla fine degli anni Ottanta, con la crescitaesponenziale degli elementi di rete connessi aInternet.

Nel 1988 l’Internet Activities Board, il gruppo cheha il mandato di definire le strategie di sviluppo diInternet, indicò il protocollo SNMP (Simple Network


EVOLUZIONE DEI SISTEMI DI GESTIONE NELLE RETI ATM

• L’introduzione della tecnica ATM nelle reti di telecomunicazioni presenta caratte-ristiche innovative che incidono sensibilmente sulla struttura e sulle funzionalitàrichieste dai centri di gestione.

• I principali aspetti innovativi sono:

• capacità di prevedere ed evitare, in tempi rapidi, il rischio di “overflow” dovutoalla multiplazione statistica di traffici di natura variabile in termini di larghezzadi banda;

• possibilità di realizzare funzionalità di tariffazione, sicurezza, gestione digruppi chiusi di utenti, sia a livello di chiamata che di singola cella;

• gestione di diversi tipi di traffico, caratterizzati da qualità del servizio diffe-renti;

• scalabilità e integrazione della rete relativa all’ambito locale con la rete dorsale(a lunga distanza).

DCN MD NE OS F, Q, X QA WS

= = = = = = =

Data Communication Network Mediation Device Network Element (Elementi di Rete) Operation System (Sistema Operativo) Interfacce Q Adaptor (Adattatore di interfaccia Q)Work Station (Stazione di lavoro)

OS

DCN WS

MD

DCN

QA NE QA NE

X/F/Q3

F/Q3

F

Q3 Q3Qx

Qx Qx

Figura 1

Architettura fisica del TMN.


Management Protocol) [4] e [5], mostrato in figura 2,come soluzione per la gestione di rete a brevetermine, mentre per quella a lungo termine scelse ilprotocollo CMOT (CMIP Over TCP/IP), in quanto perl’architettura di riferimento sarebbero stati impiegatia lungo termine protocolli OSI conformi al modelloTMN sopra descritto.

Col passare del tempo diversi fattori (tra i quali l’in-compatibilità dei due modelli a livello di rappresenta-zione dell’informazione gestionale e la maggioresemplicità di SNMP rispetto a CMOT) hanno convintoun sempre maggior numero di costruttori ad impiegareSNMP per la gestione dei propri apparati, rendendocosì possibile una rapida ed efficace diffusione delprotocollo che è divenuto uno standard “de facto” perle reti che utilizzano l’insieme dei protocolli TCP/IP.

3. Funzionalità di gestione

Si intende entrare ora più specificatamente nellagestione di una rete di telecomunicazioni in tecnicaATM, facendo riferimento alle seguenti aree funzio-nali di gestione, definite in ambito ISO/OSI mediantela raccomandazione ISO 7498-4 [6]:• Configuration management (gestione della confi-

gurazione);• Fault management (gestione dei malfunziona-

menti);• Performance management (gestione delle presta-

zioni);• Accounting management (gestione della tariffa-

zione);• Security management (gestione della sicurezza).

3.1 Gestione della configurazione (ConfigurationManagement)

L’area funzionale di Configuration Managementrealizza l’esercizio della rete, permettendo la fornituradei servizi da essa offerti. Le funzioni di eserciziodella rete richiedono che siano memorizzate e utiliz-zate le informazioni riguardanti la struttura topologicafisica e logica della rete. La funzione di configura-zione risponde quindi all’obiettivo di mantenere unabase dati comprendente tutte le informazioni relativealla topologia e allo stato della rete e dei suoi compo-nenti e di renderla disponibile per l’utilizzo da partedi funzioni appartenenti sia all’area di Configurationsia ad altre aree funzionali.

L’area di gestione della configurazione può essereconsiderata composta di due parti differenti chepresentano molti punti di contatto: la gestione dellaconfigurazione delle risorse fisiche e logiche della rete(ad esempio apparati, interfacce trasmissive, linee ditrasmissione presenti tra due nodi, funzionalità ditransmission convergence, funzionalità di permuta-zione) e la gestione delle connessioni (ad esempioinstradamento, realizzazione di permutazioni VP/VC,assegnazione di banda e VPI/VCI sulle interfacce).

La gestione delle risorse di rete rappresenta laconfigurazione statica della rete: sono infatti mante-nute informazioni sulla struttura fissa della rete (comehardware, funzionalità associate ai dispositivi) e lo stato

di funzionamento di queste risorse. La gestione delleconnessioni rappresenta la configurazione dinamicadella rete, relativa alla fornitura del servizio portanteVP/VC (quindi allocazione e abbattimento delleconnessioni, prenotazione delle risorse di rete). Primadi entrare nei particolari della gestione della configura-zione, di risorse o di connessioni, è opportuno fornireuna panoramica sulle funzionalità dell’area di Configu-ration rispetto alla collocazione di esse a livello digestione dell’apparato e di gestione della rete.

L’EM (Element Manager) conserva sia le informa-zioni riguardanti la topologia e lo stato di funziona-mento di ogni dispositivo fisico appartenente all’ap-parato (ad esempio le diverse unità a scheda cherealizzano funzioni di interfaccia ATM o di matrice dipermutazione, i telai dove sono posizionate le unità,gli alimentatori, il funzionamento dei sistemi dicontrollo dell’apparato), sia le caratteristiche e lo statodi funzionamento dei dispositivi dell’apparato (adesempio la funzionalità di permutazione o di trasmis-sione delle celle).

È stato indicato in precedenza che la visione di unEM è ristretta a un singolo apparato: questo implicache un EM può essere in grado di gestire anche piùapparati, senza che però essi siano rappresentati comeuna rete; ogni apparato è perciò visto in modo indi-pendente e separato dagli altri. Le informazioni conte-nute a livello di EM sono quindi relative all’apparato enon riguardano i collegamenti trasmissivi che connet-tono gli apparati tra loro. Per questo motivo l’EM nonè in grado di realizzare autonomamente le operazionidi configurazione di una connessione permutata, inquanto non possiede la visione complessiva dello statodella rete. L’EM in questo caso svolge il ruolo disemplice tramite tra il NM (Network Manager) e il NE(Network Element), in quanto riceve i comandi dal NMe li trasmette all’apparato senza variazioni sostanziali.


IP SNMP UDP Get.../Set...

= = = =

Internet Protocol Simple Network Management Protocol Upper Data Protocol Messaggi tra i vari livelli dei protocolli

SNMP Manager

UDP

IP

Protocolli di livello inferiore

GetResponse

Trap

Stazione di gestione SNMP SNMP Agent

Rete di comunicazione

GetRequest

GetNextRequest

SetRequest

GetResponse

Trap

SNMP Manager

UDP

IP

Protocolli di livello inferiore

GetRequest

GetNextRequest

SetRequest

Applicazione di gestione

Oggetti gestiti

Figura 2 Architettura di riferimento per la soluzionedella gestione di rete a breve termine con pro-tocollo SNMP.


Per ciò che riguarda le connessioni commutate, leoperazioni di allocazione e di abbattimento sonorealizzate tramite segnalazione, e quindi in modotrasparente al sistema di gestione.

Il livello di gestione della rete è in grado di moni-torare lo stato delle funzionalità assegnate alla singolaunità a scheda ma non ha informazioni sullo stato difunzionamento di una scheda fisica.

Il Network Manager, che conosce lo stato dellarete, svolge un ruolo centrale nella gestione delleconnessioni permutate. Per l’allocazione di questo tipodi connessione è necessario procedere in due fasi: laprima riguarda la richiesta della connessione da partedell’utente e l’eventuale accettazione da parte delsistema di gestione (fase di registrazione della connes-sione); la seconda è relativa all’effettiva fornitura dellaconnessione all’utente (allocazione e attivazione dellaconnessione). Le richieste di registrazione sono indi-rizzate al Network Manager. Il sistema provvede avalutare l’instradamento da dare alla connessione, aselezionare e a prenotare le risorse di rete su cui allo-carla (effettua quindi la scelta di VPI/VCI agliestremi, e dedica la banda alle interfacce interessate)per la durata della connessione. Il NM deve quindimantenere una base dati sullo stato di occupazionedelle risorse in un arco temporale sufficientementelungo per gestire le prenotazioni.

Successivamente, nel momento dell’attivazionedella connessione, il NM provvede a inviare icomandi necessari all’instaurazione e all’attivazionedella connessione verso gli EM. L’EM non sa quindiche una connessione è prenotata finché il NM noninvia i comandi relativi alla sua allocazione. (Come siè detto, l’EM provvede poi a inviare i comandi diallocazione verso l’apparato).

3.1.1 Configurazione delle risorse

Tutte le funzionalità di gestione di una rete utiliz-zano le informazioni riguardanti la struttura topolo-gica, fisica e logica, della rete stessa. La funzione diconfigurazione principale riguarda quindi la memoriz-zazione delle informazioni relative alla topologia dellarete. Le informazioni che devono essere memorizzatenella base dati di configurazione delle risorse sonoriportate qui di seguito.

Elementi di retePer ogni apparato presente in rete (permutatori,

commutatori, apparati d’accesso) sono riportate leinformazioni che ne riassumono le caratteristichetecniche e lo stato di funzionamento. Tra le informa-zioni sono presenti anche alcune di carattere ammini-strativo, ad esempio l’ubicazione dell’apparato sulterritorio, il tipo di presidio realizzato per l’apparato, ilpunto di contatto per la segnalazione di eventualianomalie riscontrate. È anche memorizzata l’informa-zione sullo stato amministrativo e operazionaledell’apparato. Esso è rappresentato dall’entità ATMNE in figura 3.

DispositiviSono memorizzate le informazioni riguardanti gli

apparati fisici (equipment) e il software presenti sugli

elementi di rete. Queste informazioni sono mante-nute unicamente per la gestione dell’apparato, manon sono rese disponibili al NM. I dati memorizzatiriguardano le caratteristiche principali (costruttore,modello, versione, punto di contatto, stato ammini-strativo, stato operazionale) di ogni parte di apparatodel nodo (telai, sottotelai, unità a schede). È inoltrepresente l’informazione sulle associazioni tra disposi-tivo e funzioni da esso svolte, in modo da poter asso-ciare i malfunzionamenti a livello fisico a quelli alivello funzionale.

Collegamenti trasmissiviLe informazioni sono necessarie per permettere di

avere una corrispondenza tra livello ATM e livello ditrasporto sottostante (PDH o SDH o su base Cella).Queste informazioni possono essere ricavate diretta-mente dai sistemi di gestione del livello trasmissivotramite una interfaccia di tipo Q posta tra il sistema digestione della rete ATM e quello della rete trasmis-siva oppure, più semplicemente, possono essereimmesse all’interno della base dati di rete dall’opera-tore del sistema di gestione.

Le informazioni utilizzate dal livello ATM sono: l’in-dicazione della linea trasmissiva, gli identificativi delleinterfacce ATM connesse, l’identificativo del fasciotrasmissivo cui appartiene la linea (su questo punto sitornerà più avanti), il mezzo trasmissivo e la modalità ditrasporto utilizzata, le caratteristiche della banda utilizza-bile, gli stati amministrativo e operazionale.

Interfacce ATMPer ogni interfaccia ATM presente in rete sono

riportate le informazioni che ne riassumono le caratteri-stiche principali tecniche e logiche. Le caratteristichememorizzate sono: identificativo dell’interfaccia alivello di rete, tipo di interfaccia (UNI, NNI, B-ICI giàdescritte in [7] e [8]), indicazione dell’interfacciaremota alla quale essa è connessa, identificativo dellalinea di trasmissione alla quale è connessa, bandamassima allocabile, numero massimo di VPC attivi,intervallo di bit per il supporto della VPI, classe di QoSgestibile. È inoltre mantenuta informazione sugli statiamministrativo e di funzionamento. Essa è rappresen-tata dalle entità TC Bid e ATM AP in figura 3.

Matrici di connessioneLa matrice di connessione identifica le caratteri-

stiche di permutazione di un nodo, la capacità quindi direalizzare un collegamento logico tra un VP o VC su unainterfaccia e un VP o VC su una interfaccia differenteposizionata sul medesimo apparato. L’informazionememorizzata è relativa allo stato di funzionamento. Essaè rappresentata dall’entità fabric in figura 3.

Fasci trasmissiviPer fascio trasmissivo si intende un insieme di

mezzi trasmissivi omogeneo per caratteristichetrasmissive e topologiche. Le caratteristiche trasmis-sive riguardano le modalità di trasporto, il tasso dierrore ammesso, le caratteristiche di ritardo, quindi, laclasse di QoS (Quality of Service) gestibile. Se duelinee dello stesso fascio connettono i due medesiminodi esse presentano “caratteristiche topologiche



omogenee”. L’informazione riguardante i fascitrasmissivi è utilizzata prevalentemente nella fase diregistrazione delle connessioni permutate nel corsodella scelta dell’instradamento.

Terminazioni di utenteLa terminazione di utente corrisponde a quella

B-NT1. Per ogni terminazione fisica presente inrete sono presenti le informazioni sulle caratteri-stiche: l’identificativo della terminazione, l’identifi-cativo dell’interfaccia ATM cui è attestata, le caratte-ristiche di banda e di QoS garantite, il numeromassimo di connessioni attive, e gli stati amministra-tivo e operazionale.

Profili di utenteOgni nodo di commutazione ATM mantiene le

informazioni relative agli utenti a esso attestati, checomprendono anche le informazioni di sottoscrizione(derivate dal contratto stipulato con il cliente) e lostato di morosità. Nel caso di permutazione ATMqueste informazioni sono mantenute a livello diNetwork Manager.

Archi di numerazioneGli archi di numerazione sono tabelle con gli iden-

tificativi di utente presenti in rete e, per ogni utente, èriportata l’indicazione dell’apparato ATM a cui esso èattestato. Queste informazioni sono mantenute sugliapparati nel caso di commutatori ATM, insieme aiprofili dei singoli clienti. In una rete permutata l’infor-mazione deve essere presente nel sistema di gestione.

Tabelle di instradamentoL’informazione, presente in queste tabelle è utiliz-

zata per instradare le connessioni: in fase di registra-zione per le connessioni permutate e in fase di alloca-zione per le connessioni commutate. Queste tabellesono quindi presenti all’interno del Network Manager

per l’utilizzo permutato della rete e all’interno degliapparati per il caso di connessioni commutate.

3.1.2 Configurazione delle connessioni

La configurazione delle connessioni riguarda tuttigli aspetti di utilizzo della rete per la fornitura delservizio portante VP/VC. In particolare, nel caso difornitura di servizio permutato, le funzioni di forni-tura delle connessioni comprendono, tra l’altro, l’in-stradamento, la scelta delle risorse, la prenotazione, icomandi da inviare verso gli apparati per allocare oper abbattere le connessioni.

Per la fornitura di connessioni commutate le stessefunzioni sono realizzate all’interno degli apparati esono trattate e avviate dalla segnalazione, quindi inmodo trasparente al sistema di gestione.

Le funzioni di configurazione delle connessionipermutate utilizzano in misura rilevante i dati conte-nuti nella base dati di configurazione delle risorse;mantengono inoltre una base dati sullo stato di occu-pazione delle risorse di rete nel tempo, per poterrealizzare la prenotazione delle risorse durante la fasedi registrazione di una connessione. La base dati diconfigurazione funzionale deve contenere le informa-zioni riportate qui di seguito.

Profilo della connessioneNel profilo della connessione sono contenute tutte

le informazioni relative a una connessione chepossono interessare il gestore: identificativo degliutenti coinvolti, identificativo della connessione, datae ora di inizio e fine, caratteristiche trasmissive(banda richiesta, tolleranza al ritardo di cella, classe ditrasporto, qualità del servizio), instradamento e risorsedi rete utilizzate, valori VPI/VCI associati agli utenti.

Nel caso di connessioni permutate queste informa-zioni sono contenute all’interno della base dati diconfigurazione delle connessioni; parte delle informa-zioni sono ottenute dall’utente durante la fase di regi-strazione della connessione, altre valutate dal sistemadi gestione tramite le funzioni di instradamento o discelta delle risorse.

Nel caso di connessioni commutate queste informa-zioni possono essere contenute all’interno dell’appa-rato di ingresso della connessione in rete (l’apparatocui è attestato l’utente chiamante) e possono essereinviate per mezzo di notifica verso il sistema digestione solo nell’istante in cui l’impiego dellaconnessione è conclusa. Sono quindi memorizzateall’interno del sistema di gestione finché il sistema digestione non tratta le informazioni. In caso di tariffa-zione a volume sono memorizzati all’interno delprofilo della connessione anche i valori misurati deltraffico svolto durante l’attività della connessione.

Stato di occupazione delle risorseNel caso di fornitura di un servizio permutato è

presente, come abbiamo visto, una base dati sullo statodi occupazione delle risorse di rete. Per un periodotemporale sufficientemente lungo rispetto all’anticiponecessario per potere richiedere una connessionepermutata, è quindi mantenuta l’informazione delladisponibilità di ogni singola risorsa di rete. Le risorse di


ATMNE

TCBid

ATMAP

VPCTP

TCBid

ATMAP

VPCTP

fabric (matrice)

ATMAP ATMNE TCBid VPCTP

= = = =

ATM Access Point ATM Network Element Termination Connection Bidirectional Virtual Path Termination Point

XC (permutazione)

Figura 3 Esempio (semplificato) di rappresentazione diun apparato ATM con una permutazione.


rete che sono trattate sono: la disponibilità di risorsetrasmissive delle interfacce ATM in termini di banda edi buffer, gli identificativi di VP/VC alle interfacce diutente e gli identificativi di connessione.

Per ciò che riguarda le connessioni permutate lafunzione di configurazione delle connessioni mantienela situazione aggiornata di tutte le connessioni presentiin rete, sia di quelle attive sia di quelle già registratema ancora in attesa di essere allocate in rete.

Oltre alle variazioni della base dati di configura-zione logica a seguito di operazioni di routine (alloca-zione e abbattimento di connessioni) possono essereattuate variazioni comandate da modifiche dello statodella rete fisica sottostante. Queste variazioni sonodovute a malfunzionamenti degli apparati di rete: inquesto caso la funzione di gestione della configura-zione, ricevuta la segnalazione di variazione dello statodi una risorsa di rete, verifica se il malfun-zionamento comporta un disservizio perqualche connessione presente in rete. Incaso affermativo provvede a realizzare lafunzione di protezione della commutazioneper le connessioni che lo prevedono e altempo stesso reinstradare le connessionirimanenti.

La funzione di protezione della commu-tazione per le connessioni è realizzata affian-cando alla connessione protetta quella diriserva. La connessione di protezioneutilizza le stesse risorse di quella protettasulle UNI ai due estremi, mentre impiegarisorse differenti all’interno della rete. Incaso di malfunzionamento sulla connessioneprotetta il sistema di gestione provvede arealizzare una commutazione del flusso informativosulla connessione di riserva. Il sistema di gestioneprenota le risorse anche per la connessione di riserva almomento della registrazione della connessione.

La funzione di reinstradamento non effettua inveceoperazioni aggiuntive nel momento della registrazione.In caso di malfunzionamento di una connessione ilsistema di gestione provvede ad abbattere la connes-sione e a riallocare essa su risorse di rete differenti.

Nel caso di malfunzionamento di una interfacciaATM, il sistema provvede a riallocare tutte le connes-sioni che insistevano sull’interfaccia; a questo scoporealizza un meccanismo di priorità per decidere qualiconnessioni trattare in via prioritaria.

Nel caso di connessioni commutate le funzioni dicommutazione e di riallocazione sono realizzate daglistessi apparati di commutazione, se questi consentonodi effettuare la protezione. Il sistema di gestione èsolo informato del disservizio subito dalla connes-sione, dopo l’esecuzione della funzione di ripristino.

3.2 Gestione dei malfunzionamenti (Fault Management)

L’area di Fault Management è relativa alle funzioninecessarie a garantire il corretto mantenimento dellarete e, quindi, la veloce individuazione e il ripristinodei malfunzionamenti che possono presentarsidurante l’esercizio. Le funzioni di gestione relativeall’area di Fault management consentono di racco-gliere, memorizzare, controllare e gestire la singola

segnalazione di allarme provenienti dagli apparati; essasi presenta in una condizione di malfunzionamento, dinotevole degrado delle prestazioni o più in generale diun evento che richiede un intervento di manutenzionecorrettiva. La funzione di gestione dei guasti devecontribuire al rilevamento e alla localizzazione deiguasti lungo le linee di trasmissione o all’interno degliapparati di rete e alla trasmissione di esse verso altrisistemi (gestione della configurazione, sistemi digestione del servizio, sistemi di gestione delle retiprivate) e verso il gestore che deve predisporre gliinterventi necessari all’eliminazione del guasto.

Le segnalazioni possono essere di inizio o di fineallarme, sono generate sia dagli apparati di rete sia dallestrutture trasmissive e sono raccolte dagli ElementManager dedicati al controllo di ogni singola porzionedella rete. A una segnalazione di inizio allarme deve

sempre naturalmente seguirne una di fine allarme nonappena il malfunzionamento è eliminato: non è previstoinfatti che un malfunzionamento scompaia senza cheesso sia notificato al sistema di gestione.

Riassumendo quindi i concetti sopra esposti, l’uti-lizzo delle informazioni riguardanti lo stato della retesono diverse ai differenti livelli di gestione considerati.

A livello di gestione di apparato, EML (ElementManager Layer) la gestione degli allarmi ha principal-mente lo scopo di diagnosi e manutenzione e perciò èorientata verso il controllo degli apparati fisici dellarete. L’EM tratta la gestione delle segnalazioni diallarme mediante funzioni di sintesi e di correlazione.

A livello di gestione di rete NML (Network ManagerLayer) la gestione degli allarmi ha principalmentel’obiettivo di seguire la fornitura del servizio: si hannoquindi informazioni riguardanti le funzionalità dellarete affette da un malfunzionamento piuttosto che laconoscenza del guasto sul singolo apparato cheprovoca il malfunzionamento. Sono eseguite funzionidi correlazioni di allarmi nei casi nei quali è necessarioavere informazioni a livello di rete.

Sui sistemi di gestione sono previsti tre tipi dimemorizzazione dei dati riguardanti gli allarmi.

Archivio storico delle segnalazioni dei sistemiIl primo tipo di memorizzazione riguarda più in

generale la memorizzazione delle notifiche e quindicome esse giungono al sistema di gestione. Tutte lenotifiche sono memorizzate in questo archivio, deno-


Gruppo impegnato nella gestione della rete.


minato log: non solo quelle di segnalazione di allarmema anche le altre relative a qualsiasi informazionetrasmessa tra i due sistemi.

Archivio degli allarmi attiviIl secondo tipo di memorizzazione riguarda lo

stato che si presenta per gli allarmi attivi (archiviodegli allarmi attivi) e contiene gli allarmi, elaboratidalle funzioni di correlazione e di sintesi, che sonostati trasmessi all’operatore per il riscontro e che nonsono ancora rientrati; oppure gli allarmi che sono statiresi non visibili all’operatore dal sistema di gestione eche non sono ancora rientrati. L’archivio degli allarmiattivi è utilizzato per potere avere la situazione effet-tiva dei malfunzionamenti presenti in rete in qualsiasiistante, ordinati, ad esempio, per gravità di allarme oper posizione geografica degli apparati.

Per allarmi correnti o attivi si intende l’insiemedegli allarmi, riscontrati oppure no, ai quali non èancora seguito il segnale di fine allarme.

Diario storico degli allarmiIl terzo tipo di memorizzazione degli allarmi

riguarda la situazione storica di quelli che sono stati inprecedenza inseriti nell’archivio degli allarmi attivi eper i quali è già stato ricevuto il segnale di fineallarme (diario storico degli allarmi). Il diario storico èutilizzato per predisporre statistiche e per valutare ilfunzionamento della rete per ciò che riguarda i guastied i cali di prestazioni.

3.3 Gestione delle prestazioni dei nodi (Performance Management)

L’area di Performance Management riguarda ilcomando e il trattamento delle misure relative alleprestazioni della rete, intesa nella sua globalità:hardware, software e mezzi trasmissivi.

Queste misure riguardano, per esempio, la percen-tuale di errori sulle trasmissioni, il traffico gestito, lapercentuale di utilizzazione.

Il sistema di gestione può organizzare e avviare lecampagne di misura da eseguire sulle risorse di rete.Queste misure possono essere realizzate sulleseguenti risorse: interfacce, punti di terminazione perVP e VC, connessioni da utente a utente (end-to-end), segmenti di connessioni.

Le misure possono essere sempre presenti (adesempio le misure sulle interfacce ATM, o quelle ditraffico sulle connessioni), oppure possono essere atti-vate solo in casi particolari (ad esempio le misure utiliper la valutazione della qualità del servizio solo suconnessioni particolarmente importanti, o misure piani-ficate per verificare le prestazioni fornite dalla rete).

Le misure di parametri di prestazione possonoessere associate con notifiche del superamento di unasoglia relativa al parametro in misura. Il superamentodi questa soglia, il cui valore è configurato dal sistemadi gestione, comporta l’invio di una notifica dall’appa-rato verso il sistema di gestione. La ricezione dell’in-dicazione del superamento di una soglia indica undegrado delle prestazioni della rete o della risorsa; ilsistema di gestione deve quindi eseguire operazionidi recupero della piena funzionalità.

Qui di seguito sono indicati i parametri di presta-zione che possono essere misurati in una rete ATM,tralasciando i parametri comuni agli apparati di tele-comunicazioni.

Parametri di ATM I parametri sono misurati sull’apparato e sono rela-

tivi alla capacità del Network Element di elaborare einviare con successo le celle ATM. Il monitoraggiodel livello di cella e` legato ad anormalità del proto-collo rilevate all’adattamento tra il trasporto e lo stratoATM TCL (Transmission Convergence Layer). Il sistemapuò leggere dall’apparato i valori misurati riguardo aiseguenti parametri:• celle scartate per la presenza di errori sull’eti-

chetta;• celle con etichetta errata e corretta;• celle scartate per la presenza di valori di VPI/VCI

errati (valori non associabili a connessioni attivesulla interfaccia, valore di VPI/VCI fuori dalcampo di validità). Può anche essere mantenutatraccia di quale dei due errori si e` verificato, qualera il valore di VPI/VCI e in che data e ora si èpresentato l’errore.

Parametri di trafficoI parametri di traffico sono misurati sull’apparato.

Il sistema può leggere sull’apparato i valori misuratidi celle entranti e uscenti sia per l’utilizzatore sia perOAM (Operation Administration Maintenance). I para-metri sono misurati per ogni interfaccia ATM. L’Ele-ment Manager può leggere dal Network Element ivalori misurati dei seguenti parametri (i parametrisono misurati per singola connessione VP/VC): celleentranti (celle dell’utilizzatore e celle OAM); celleuscenti (celle dell’utilizzatore e celle OAM). Il NEpuò, come opzione, fornire i parametri precedenti cheriguardano il solo flusso OAM.

I parametri sopraelencati sono relativi anche allatariffazione in quanto sono utilizzati come dati diingresso per la tariffazione a volume di traffico.

Parametri negoziati con l’UtenteI parametri sono misurati sull’apparato e sono

necessari perché il gestore della rete possa rilevare sequalche utente non rispetta i parametri negoziati, arre-cando in questo modo danni agli altri utilizzatori con iquali condivide le risorse. Essi permettono anche dicontrollare che non sia stato necessario scartare alcune


Postazione grafica per la gestione della rete ATM.


celle dell’utilizzatore o dell’OAM per mantenere ilprofilo di traffico nei limiti fissati nel contratto. I para-metri sono rilevati per singola connessione e sono:• celle scartate per superamento dei parametri UPC

(Usage Parameter Control) e di NPC (Network Para-meter Control), sia le celle dell’utilizzatore sia quelleOAM indipendentemente dal fatto che il campoCLP (Cell Loss Priority) valga 0 o 1 e cioè indipen-dentemente dal livello di priorità (alto o basso)delle celle;

• celle scartate per superamento dei parametri diUPC e di NPC per le celle con CLP=0;

• celle trasmesse relative a tutte le celle (celle conCLP=0 e celle con CLP=1);

• celle trasmesse (celle dell’utilizzatore e celleOAM), per le celle con CLP=0.

Parametri di configurazioneI parametri sono misurati sull’apparato. Il sistema

ha la possibilità di comandare al Network Element larealizzazione delle misure su un numero limitato dipunti di terminazione VP/VC in modo da permetterela valutazione della perdita media di celle e dellamedia di allocazione errata delle celle. I parametrimisurabili sono:• numero di celle di utente;• numero di celle perse;• numero di celle erroneamente allocate (misinserted

cells).

Parametri di integrità informativaI parametri sono misurati tramite i flussi OAM.

L’Element Manager può leggere dal NetworkElement, utilizzando flussi OAM i seguenti valorirelativi a errori avvenuti durante l’attraversamentodelle celle in rete. I parametri possono essere valutatiper una connessione VP o VC e possono essere misu-rati da utente a utente (end-to-end) oppure su unatratta della connessione (segment). Essi sono:• CER (Cell Error Ratio);• SECBR (Severely Errored Cell Block Ratio);• CLR (Cell Loss Ratio);• CMR (Cell Misinsertion Rate).

Parametri di velocitàAnche questi parametri possono essere misurati

tramite flussi OAM. L’Element Manager può leggeredal Network Element, utilizzando flussi “OAM”, ivalori relativi ai tempi di attraversamento delle cellein rete. I parametri possono essere misurati per unaconnessione VP o VC e possono essere valutati dautente a utente (end-to-end) oppure su una trattadella connessione (segment). Essi sono:• CTD (Cell Transfer Delay);• MCTD (Mean Cell Transfer Delay);• CDV (Cell Delay Variation).

3.4 Gestione della tariffazione

Le funzionalità di gestione della tariffazione(Accounting Management) riguardano la necessità dicontrollare e registrare tutti gli utilizzi della rete daparte degli utenti, in modo da potere applicare letariffe concordate secondo le modalità di impiego delle

risorse della rete. Inoltre esse danno il permesso o ildivieto ad ogni utilizzatore di impiegare risorse di rete.I parametri di tariffazione sono inoltre impiegati per ilmonitoraggio della rete e per comandare eventualimisure di riconfigurazione della rete o di introduzionedi nuove risorse in rete. L’area gestionale includequindi le seguenti funzionalità:• raccolta dei parametri misurati sull’impiego delle

risorse di rete;• valutazione delle quote di impiego della rete da

parte degli utenti;• tariffazione agli utenti in base all’utilizzo delle risorse

di rete.La funzione chiave tra quelle indicate è natural-

mente la tariffazione; essa non è sottoposta a standar-dizzazione da parte degli organismi preposti in quantoogni gestore desidera avere piena libertà in proposito.Nel caso dell’ATM, i parametri che possono esseremisurati in rete per la di tariffazione sono quelli dieffettivo utilizzo delle risorse di rete, differenti dallerisorse prenotate al momento della instaurazione dellao delle connessioni e in pratica sono fornite dalnumero di celle trasmesse e dal numero di celle rice-vute, per ogni istanza del servizio richiesto.

Altri parametri che possono essere utilizzati per lavalutazione della funzione di costo possono esserericavati al momento della registrazione di una connes-sione permutata o nel corso dell’attivazione di unaconnessione commutata:• numero di attivazioni del servizio richieste da

parte dell’utente; • numero di connessioni instaurate per ogni singola

istanza del servizio (connessioni punto-multi-punto);

• classe di trasporto richiesta per la o per le connes-sioni impiegate nel servizio;

• qualità del servizio (QoS) richiesto per la o per leconnessioni impiegate nel servizio;

• parametri di traffico dichiarati al momento dellainstaurazione della connessione (quali ad esempiola banda di picco, la banda media, la tolleranza sulritardo delle celle);

• ora e data di inizio e di fine della fornitura delservizio richiesto (per il calcolo delle fasce orariedi utilizzo).

3.5 Gestione della sicurezza (Security Management)

L’area di gestione della sicurezza della rete ATM,come in generale per tutte le reti di telecomunica-zione, serve ad introdurre entro i sistemi di gestionedelle telecomunicazioni, misure atte a garantire ilcorretto utilizzo delle risorse.

Le funzionalità di gestione della sicurezza riguar-dano sia la protezione del sistema di telecomunicazionie del sistema di gestione da intrusioni indesiderate chepotrebbero arrecare danni e malfunzionamenti, sia lasicurezza (integrità, autenticazione e confidenzialità)delle informazioni trasmesse sulla rete dagli utenti.

I servizi di sicurezza, come autenticazione, integritàe confidenzialità, sono realizzati tramite l’uso di mecca-nismi che, a loro volta, si basano su determinati algo-ritmi e che sono chiamati “gestione delle chiavi” (KeyManagement). Questi algoritmi ricevono in ingresso i



dati da elaborare e una chiave crittografica ed eseguonoun processo di trasformazione sui dati entranti che fauso della chiave crittografica. Poiché i servizi, i mecca-nismi e gli algoritmi sono, per la maggior parte, applica-zioni di tipo commerciale, essi sono descritti da stan-dard “de iure” o “de facto” e quindi non segreti; l’in-tera struttura di sicurezza dipende quindi dalla segre-tezza e dall’inviolabilità (confidenzialità e integrità)della chiave. Bisogna perciò evitare che entità nonautorizzate possano scoprire, modificare, sostituire odistruggere chiavi crittografiche.

La gestione delle chiavi crittografiche è pertantoun problema centrale della sicurezza dei dati, soprat-tutto in ambiente distribuito. In reti di grandi dimen-sioni sono attuati molti scambi di informazioni tra idiversi utenti. Per rendere sicuro ogni scambio di datipossono essere necessarie molte chiavi crittografiche:almeno una per utente; questa chiave può essereutilizzata per una o più sessioni di trasferimento didati. Inoltre un protocollo di gestione delle chiavideve potere gestire situazioni multi-utente, multi-host e multi-terminale e proteggere le chiavi sia infase di memorizzazione sia in fase di trasmissione.

La gestione di chiavi crittografiche consiste quindi,sostanzialmente, nel definire i metodi di generazionedella chiavi, nel renderle disponibili alle entità che nehanno fatto richiesta, nel memorizzare la cifratura dellachiave all’interno dei sistemi che la utilizzano, nelsostituire o distruggere le chiavi non più utilizzabili.

4. Stato e prospettive degli Enti di normativa

4.1 ITU-T - Commissione di Studio XV

L’Ente mondiale di standardizzazione per letelecomunicazioni ITU-T (International Telecommuni-cation Union - Telecommunication) ha il mandato di

raccomandare standard riguardanti le telecomunica-zioni in tutte le sue forme.

Per ciò che riguarda la tecnica ATM sono allostudio alcune questioni; in particolare nella Commis-sione di Studio XV è stata redatta la raccomanda-zione relativa alla standardizzazione per la gestionedi un permutatore numerico ATM.

La raccomandazione è la ITU-T Racc. I.751“Asynchronous Transfer Mode (ATM) Managementof the Network Element View” [9]; essa tratta ladefinizione dei requisiti e del modello informativoper la gestione dell’elemento di rete, quandoquesto è costituito da un permutatore ATM ed èstata redatta con importanti contributi da parte diETSI e ATM Forum. La raccomandazione defi-nisce l’interfaccia tra l’apparato NEL (NetworkElement Layer) e il sistema di gestione dell’apparatoEML (Element Management Layer), e tra l’EML e ilsistema di gestione della rete NML (Network Mana-gement Layer).

L’interfaccia può essere realizzata per dare unavisione a livello di apparato oppure a livello di rete.Non sono definite nel modello informativo le classirelative a entità di collegamenti tra nodi (adesempio collegamenti fisici o logici) in quanto l’in-terfaccia presenta al l ’operatore sempre unelemento di rete singolo (NEL o EML) e non unasottorete (NML) di elementi di rete. In questomodo il sistema di gestione del singolo elementopresenta i singoli apparati verso il sistema digestione della rete e non da la visione della sotto-rete. La raccomandazione riporta i requisiti funzio-nali che devono essere soddisfatti dal NetworkElement sull’interfaccia. I requisiti riguardano learee di configurazione, di guasto e di prestazioni esono suddivisi tra funzioni comuni di gestione,gestione del protocollo di livello di cella e gestionedei VP e VC.


FUNZIONALITÀ DI GESTIONE

Nell’ambito di un sistema di gestione di una rete ATM, si possono distinguere leseguenti funzionalità:

• gestione della configurazione: funzionalità di mantenimento delle informazioniriguardanti la topologia logica e fisica della rete (dispositivi, fasci trasmissivi,interfacce, configurazione delle connessioni);

• gestione dei malfunzionamenti: funzionalità necessarie per il corretto manteni-mento della rete e per la individuazione e la eliminazione dei guasti;

• gestione delle prestazioni: funzionalità per il comando e per il trattamento dellemisure di prestazione delle risorse di rete (percentuale di errori, livello di utilizza-zione, traffico sviluppato, numero delle celle perse o erroneamente allocate, poli-cing sul traffico generato);

• gestione della tariffazione: funzionalità di registrazione dell’utilizzo della rete daparte degli utenti, finalizzata alla tariffazione;

• gestione della sicurezza: funzionalità di inibizione delle intrusioni indesiderate,sicurezza delle informazioni, integrità, autenticazione.


4.2 ETSI - Sottocomitato NA5

L’Ente europeo di standardizzazione per le teleco-municazioni ETSI ha il mandato di redigere standardriguardanti i sistemi di telecomunicazioni impegnatiin Europa. Per ciò che riguarda la tecnica ATMoperano alcuni sottocomitati tra cui il gruppo NA5.

Il Sottocomitato tecnico NA5 (Network Aspects) trattale problematiche relative agli apparati ATM di permu-tazione e alle reti permutate ATM. In particolare ilsottogruppo di gestione è denominato BMA (Broad-band Management Aspects). Nel Sottocomitato ETSINA5 è ora in fase di stesura un documento di normaliz-zazione che riguarda la gestione di una rete di permu-tatori ATM costituita da più domini appartenenti agestori di reti pubbliche differenti [10], [11], [12].

L’interfaccia X è compresa tra due sistemi gestio-nali appartenenti a operatori pubblici differenti. Larete gestita da ciascun operatore è costituita da appa-rati di permutazione controllati dal sistema digestione. La raccomandazione è stata redatta conimportanti contributi forniti dai gruppi che hannooperato nell’ambito del progetto European ATM Pilote EURESCOM P 408 e che hanno effettuato studi esviluppato prototipi sull’interfaccia tra gestoripubblici. Le aree funzionali coperte dalla raccomanda-zione sono: configurazione, guasto e prestazione.

Il modello di gestione utilizzato è stato chiamato“cooperativo” in quanto la gestione della rete è realiz-zata dai sistemi appartenenti ai diversi gestori in modoparitetico. Non esiste un sistema di gestione cherealizzi la supervisione della intera rete europea, vice-versa i diversi gestori agiscono alternativamente daguida (manager) o da asservito (agent) a seconda dei casi.

L’idea base è che un Network Manager è respon-sabile di una connessione da utente a utente e, ingenere, è quello sulla cui rete è attestato l’utentechiamante. I Network Manager relativi alle reti ATMattraversate dalla connessione (di transito o di desti-nazione) agiscono in conseguenza di comandi ricevutida quello responsabile della connessione. Per ciò cheriguarda la gestione delle connessioni oltre all’ap-proccio a “stella” descritto precedentemente (ununico Network Manager responsabile che controllatutti gli altri interessati) è anche permesso l’approccioin “cascata”. In questo caso un Network Manager puòessere nascosto alla rete totale da uno di riferimento eagire unicamente dietro sollecitazione di quello diriferimento.

Il Network Manager responsabile della connes-sione deve realizzare funzioni di instradamento inrete, di monitoraggio degli allarmi sulla connessione edi comando delle misure delle prestazioni relative allasingola connessione. I NM delle singole sottoretidevono mantenere informazioni riguardanti la confi-gurazione della rete completa, intesa come punti diterminazione (interfacce B-ICI), compresi tra diffe-renti sottoreti, ossia realizzare le funzioni relative allagestione delle connessioni. Tutti gli allarmi relativialle interfacce tra due sottoreti differenti devonoessere inviati dal Network Manager responsabileverso gli altri NE appartenenti alla rete Europea, inmodo da mantenere la configurazione della reteaggiornata.

ETSI - Sottocomitato PS3Il Sottocomitato tecnico SPS3 (Signalling Protocols

and Switching) tratta della definizione dei requisiti deisistemi di commutazione, comprendendo tra iproblemi esaminati anche la gestione di apparati dicommutazione ATM. È in fase di sviluppo la speci-fica che tratta i requisiti funzionali e il modello infor-mativo per la gestione di un apparato di commuta-zione ATM (DE/SPS-03019, “Information Modelsand Protocols for the Management/Control of theATM Switching Network Element” [13]). Le areefunzionali coperte dalla specifica sono: configura-zione, guasto e prestazioni.

La porzione della specifica riguardante i requisiti eil modello informativo per la configurazione dell’ap-parato, la gestione dei punti di terminazione e dellepermutazioni e la gestione delle misure di prestazioneè stata ripresa dalla raccomandazione ITU-T Racc.I.751. In essa è aggiunta la gestione degli utenticonnessi alla rete ATM customer administration, lagestione delle tabelle di instradamento utilizzatedagli apparati di commutazione per la scelta delpercorso in rete durante l’instaurazione di unaconnessione (routing table) e la gestione della tariffa-zione (charging administration).

4.3 ATM Forum

L’ATM Forum è un’organizzazione fondata nel1993 che riunisce costruttori, gestori e utenti di tuttoil mondo con lo scopo di accelerare i tempi di defini-zione degli standard legati all’ATM. La figura 4permette di mettere a fuoco varie componenti dell’ar-chitettura di gestione, presa come riferimento inATM Forum, e di identificare le interfacce tra iblocchi funzionali.

Le interfacce di competenza del gruppo diNetwork Management sono quelle relative al piano digestione, nella figura denominate con Mx, dove x èun numero progressivo.


BICI M NE NL UNI

= = = = =

B-ISDN Inter Carrier Interface Interfacce Network Element Network Layer User Network Interface

Operatori di

rete privata

Operatori di

rete pubblica

Operatori di

rete pubblica

Rete privata

Terminazione di

rete

Rete pubblica

Rete pubblica

M3 M5

M2M1 M4 M4Ne view Nl view

Ne view Nl view

Private UNI

Public UNI

BICI

Figura 4 Configurazione di riferimento dell’architettura digestione presa come riferimento in ATM Forum.


Sempre facendo riferimento alla figura 4, si puòosservare anzitutto l’interfaccia M1 tra la postazione diutente e il sistema che gestisce la rete privata a cuil’utente stesso è connesso. Per il momento la necessitàdi standardizzare l’interfaccia M1 non è stata sentitaed essa non è quindi nei programmi di lavoro delgruppo. Proseguendo nella figura sull’asse orizzontale,sono mostrate le interazioni dei sistemi di gestione traloro, quelle chiamate in Europa interfacce X, secondoil modello TMN. La prima è la M3, detta di CustomerNetwork Management e nota in Europa come X-user,che è posta tra il sistema di gestione di una reteprivata e quello di un gestore di rete pubblica.I messaggi scambiati a questo livello permettono adun cliente privato di gestire una porzione della retepubblica come facente parte della sua rete privata. Laspecifica relativa è stata tra le prime ad essere statastudiata dal Forum ed è terminata nel 1994.

L’altra interfaccia X è la M5, nota in Europa comeX-coop, posta tra i sistemi di gestione di due retipubbliche appartenenti a gestori diversi. A differenzadella precedente non è stata ritenuta particolarmenteurgente da specificare, tanto che l’attività per una defi-nizione completa di essa non è stata ancora conclusa.

La prima delle interfacce tra sistemi di gestione erete ATM che è mostrata in figura è la M2, attraverso laquale un sistema di gestione privato dialoga con la sotto-stante rete privata ATM. In proposito valgono le stesseconsiderazioni fatte per la M1: non è stata specificata enon si prevede di normalizzarla in futuro, in quanto nonsembra necessaria la standardizzazione.

Nella figura infine è presentata l’interfaccia M4,più complessa perché composta da due parti distinte,che si pone tra il sistema di gestione di una retepubblica e la rete stessa. Per far fronte all’estensione ealla complessità della rete pubblica, e alla conseguentecomplessità del sistema che deve gestirla, è necessarioripartire le funzionalità di gestione su più livelli. Nelcaso della M4 si sono considerati due livelli diversi (equindi due specifiche di interfacce): il primo che dauna visione dell’elemento di rete; l’altro che fornisceuna visione della rete nella sua globalità.

4.4 Internet Engineering Task Force (IETF)

L’IETF (Internet Engineering Task Force) è l’Enteche si occupa della definizione e dello sviluppo deiprotocolli relativi ad Internet (l’insieme dei protocolliTCP/IP). Nell’area Network Management è attivo unATM MIB Working Group che deve definire unaMIB (Management Information Base) [14] per lagestione di reti ATM e ulteriori MIB per la gestionedi particolari aree funzionali riguardanti le reti ATM.

Sono stati finora prodotti la RFC 1695 [15], ovverole caratteristiche della MIB tramite la quale gestire lesingole interfacce; collegamenti virtuali (intesi cometratti componenti le connessioni ATM su cui si ha ununico valore di VPI/VCI); connessioni ATM ed entitàe connessioni AAL5 gestite da stazioni terminali;commutatori e reti ATM; sono state inoltre propostenumerose bozze tra le quali due sulla gestione deidati di tariffazione e una sull’attività di prova.

5. Prospettive di evoluzione: punti aperti

Nei prossimi anni dovranno essere effettuati ulte-riori approfondimenti che riguardano l’evoluzionedella gestione delle reti di telecomunicazione. Infattianche se alcuni di questi argomenti sono di imme-diato interesse, non è stata finora approntata una solu-zione consolidata né sono state sviluppate applica-zioni funzionanti. Più in particolare i temi sui quali siconcentrerà l’attenzione riguardano i punti qui diseguito elencati.

Gestione integrata delle reti pubbliche e privateLa spinta della liberalizzazione dei servizi di tele-

comunicazione e della globalizzazione del businesspone requisiti pressanti sul fornitore di servizi: essoinfatti deve essere in grado di offrire un servizio dautente a utente riducendo i tempi di fornitura e deveinterconnettere la propria rete con quella di numerosialtri attori che possono essere i gestori di reti private oquelli della rete pubblica. L’adozione di ATM come


STATO DELLE NORMATIVE E PROSPETTIVE DI SVILUPPO

• Sono state redatte finora diverse normative che riguardano l’ esercizio e lagestione delle reti ATM: ITU-T, ETSI ed ATM Forum hanno emanato standard eraccomandazioni riguardanti la gestione dei permutatori ATM e delle relativeinterfacce.

• In ambito ETSI è allo studio un documento per la gestione di una rete di permuta-tori ATM caratterizzata da più domini appartenenti a gestori pubblici differenti.Le prospettive di sviluppo su cui evolveranno i sistemi futuri riguardano:

- gestione integrata delle reti pubbliche e private: integrazione di protocolli peruna gestione semplice della rete (SNMP) e per l’informazione di gestionecomune (CMIP);

- gestione integrata del livello ATM con l’SDH;- gestione di reti ATM commutate, caratterizzata dal trattamento di dati statistici

a livello connessione e delle problematiche di instradamento.


tecnologia di trasporto sia in ambito locale chegeografico, se da un lato abilita questa visione inte-grata, dall’altro pone requisiti stringenti per lagestione in modo integrato di diversi domini. Qui diseguito sono elencati alcuni punti da tenere in consi-derazione a questo riguardo:• a livello della gestione della rete (Network Mana-

gement) i sistemi dovranno integrare protocollidiversi (tipicamente SNMP in ambito privato eCMIP in ambito pubblico). Si andrà quindi dallarealizzazione di punti di interconnessione tradomini diversi verso l’integrazione con unarappresentazione uniforme delle risorse da gestire;

• a livello di gestione del servizio l’evoluzione vaverso una gestione multi-dominio che tenga contodei requisiti del cliente e dei diversi attori coin-volti nella fornitura dei servizi. Devono quindiessere definite interfacce standard di tipo “verti-cale” tra fornitore e fruitore del servizio e per lagestione cooperativa del servizio stesso.

Gestione integrata di diversi livelli di retePer quanto riguarda questa area oltre alla gestione

integrata dei livelli ATM e SDH, che sarà prossima-mente messa a punto, va segnalato l’emergere di unanuova tipologia di prodotti, i cosiddetti commutatoriIP, che integrano le funzionalità dei livelli IP e ATMattraverso la definizione di nuovi protocolli per ilcontrollo della matrice di connessione ATM e perl’associazione automatica delle informazioni relativeal flusso IP con le informazioni relative ai circuitivirtuali (VC) ATM. La gestione di questi prodottiemergenti è oggi effettuata tramite il protocollo digestione già indicato e chiamato SNMP.

Gestione delle reti commutateL’introduzione della commutazione comporterà

numerose nuove richieste per i requisiti che unsistema di gestione dovrà soddisfare. Alcuni fattoriche avranno un impatto nel definire le funzionalitàdi un sistema di gestione per reti commutate riguar-deranno:

Gestione dello “switch”:• la capacità elaborativa del commutatore sarà un

fattore chiave nella progettazione di “Agent”installati sull’apparato che debbano osservare efiltrare in modo opportuno il traffico che transitasullo “switch”;

• la funzionalità di configurazione passerà da quelladei circuiti virtuali commutati SVC (Switched VirtualCircuit), che sarà effettuata tramite segnalazione,alla configurazione degli apparati. In questo ambitopotranno evolvere le funzionalità oggi presentisulla ILMI MIB (Integrated Local Management Inter-face MIB) o si potrà introdurre un “server” per l’ini-zializzazione che memorizzi i profili associati adogni apparato presente in rete;

• la funzionalità di monitoraggio potrà essere effet-tuata attraverso un prelievo (spillamento) del traf-fico presente su ogni connessione verso una portadello “switch” collegata ad un analizzatore di traf-fico che raccolga le statistiche complessive. Inquesta area funzionale la definizione di una MIB

RMON (MIB Remote MONitoring) per ATM porteràa evoluzioni di un certo interesse;

Gestione della rete commutata:• la gestione delle prestazioni della rete commutata

richiede che siano introdotte funzionalità di correla-zione delle statistiche relative ad ogni “switch” inmodo da raccogliere dati sulla base della connessionee da misurare i parametri da utente a utente (ritardo,throughput, jitter) da confrontare con i livelli diQualità del Servizio sottoscritti dal Cliente;

• devono essere introdotte funzionalità di traccia-mento del percorso (channel-tracing) in grado dipermettere di individuare il cammino fisico seguitoda ogni connessione all’interno della rete commu-tata. Queste funzionalità saranno utili in sede didiagnosi di guasti o di prestazioni degradate;

• la gestione dell’instradamento comporta la neces-sità di raccogliere e integrare le informazioni rela-tive al routing deciso per ogni connessione inmodo da permettere di rilevare eventi di malfun-zionamento ad esso legati. Un’altra funzionalitàlegata al routing è la capacità di gestire algoritmi di“fine routing” che scelgano l’instradamentoopportuno per il rispetto dei livelli di serviziosottoscritti;

• è necessaria una integrazione sempre più spintacon i sistemi impiegati per il dimensionamento eper la pianificazione della rete.

Gestione delle reti ottiche passive ATM La tecnica ATM in rete di accesso comincia a

trovare applicazione in architetture quali quelle rela-tive alle reti ottiche passive, la cui gestione richiederàdi modificare e ampliare il modello della rete, dirappresentare funzionalità, quali le prove relative alleporte di utente completamente nuove e peculiari perla rete di accesso, e agli apparati la cui manutenzioneconsiste spesso nella loro sostituzione (si parla difield-replaceable units), diversamente dagli apparatipresenti in genere nella parte dorsale delle connes-sioni (backbone) per i quali, nei sistemi di modificheall’instradamento è possibile rimandare i problemi.


ATM Asynchronous Transfer ModeBMA Broadband Management AspectsCDV Cell Delay VariationCDVT Cell Delay Variation ToleranceCER Cell Error Ratio CLP Cell Loss PriorityCLR Cell Loss RatioCMIP Common Management Information

ProtocolCMR Cell Misinsertion Rate.CTD Cell Transfer Delay DCN Data Communication Network EM Element Manager EML Element Management LayerETSI European Telecommunication Standard

Institute



GDMO Guidelines for Definition of ManagedObjects

IAB Internet Activities BoardIETF Internet Engineering Task ForceISO International Standard OrganizationITU-T International Telecommunication

Union - TelecommunicationLAN Local Area NetworkMCTD Mean Cell Transfer DelayMIB Management Information BaseNE Network Element NEL Network Element LayerNM Network Manager NML Network Management Layer NNI Network Network InterfaceNPC Network Parameter ControlOAM Operation Administration Maintenance OAM&P Operation Administration Maintenance

& Provisioning OS Operation Systems OSI Open System InterfacePDH Plesyochronous Digital HierarchyPNO Public Network Operator PON Passive Optical NetworkQoS Quality of Service SDH Synchronous Digital HierarchySECBR Severely Errored Cell Block RatioSNMP Simple Network Management ProtocolSPS3 Signalling Protocols and SwitchingSVC Switched Virtual CircuitTCL Transmission Convergence LayerTCP/IP Trasmission Control Protocol / Internet

ProtocolTMN Telecommunication Management

Network UNI User Network InterfaceUPC Usage Parameter ControlVC Virtual CircuitVP Virtual PathVPC Virtual Path ConnectionVPI Virtual Path Interface

[1] Management Framework for Open System Inter-connection (OSI) for CCITT application. ITU-TRecommendation X.700.

[2] TMN Management Service: Overview. ITU-TRecommendation M.3200.

[3] Principles for a Telecommunication ManagementNetwork. ITU-T Recommendation M.3010.

[4] Case, J.; Fedor, M.; Schoffstall, M.; Davin, J.:A Simple Network Management Protocol(SNMP). RFC 1157, maggio 1990.

[5] Stallings, W.: SNMP, SNMPv2 and CMIP - Thepractical guide to network-management stan-dards. Addison-Wesley, 1993.

[6] Information processing systems - Open SystemsInterconnection - Basic Reference Model - Part 4:Management framework. ISO/IEC 7498-4, 1989.

[7] Garetti, E.; Pietroiusti, R.: ATM - Aspetti gene-rali. «Notiziario tecnico Telecom Italia», Vol.5, n. 1, maggio 1996.

[8] Garetti, E.; Pietroiusti, R.: ATM - Aspetti direte. «Notiziario tecnico Telecom Italia», Vol.5, n. 1, maggio 1996.

[9] Asynchronous Transfer Mode (ATM). Managementof the Network Element View. ITU-T I.751.

[10] Configuration Management for the X-type Inter-face between Operation Systems of a VP-VC CrossConnected Network. DTS/NA52212.1.

[11] Fault Management for the X-type Inter facebetween Operation Systems of a VP-VC CrossConnected Network. DTS/NA52212.2.

[12] Performance Management for the X-type Interfacebetween Operation Systems of a VP-VC CrossConnected Network. DTS/NA52212.3.

[13] Information Models and Protocols for the Mana-gement/Control of the ATM Switching NetworkElement. DE/SPS-03019.

[14] Rose, M.; McCloghrie, K.: Management Infor-mation Base for Network Management ofTCP/IP-based Internets: MIB-II. RFC 1213,marzo 1991.

[15] Ahmed, M.; Tesink, K.: Definition of ManagedObjects for ATM Management Version 8.0 usingSMIv2. RFC 1695, agosto 1994.

Silvio Valeau, Perito industriale conspecializzazione in Elettrotecnica; diplomaconseguito nel 1969 presso l’Istituto TecnicoIndustriale Giovanni XXIII di Roma. Dopo unaesperienza di circa 15 anni sulle centralitelefoniche Ericsson in particolare AXE,maturata presso il costruttore Ericsson, approdanel 1986 in SIP oggi Telecom Italia occupandola posizione di responsabile del collaudo diaccettazione per le centrali numeriche Ericsson.Dal 1993 si occupa anche della tecnica ATM,

sempre in qualità di gestore del collaudo di accettazione degliapparati del progetto Pilota Europeo, del progetto SIRIUS esuccessivamente del progetto Rete ATM per DACON.

Enrico Bagnasco si è laureato in Scienzedell’Informazione presso l’Università di Torinoed è entrato in CSELT nell’aprile 1988. Halavorato allo sviluppo del sistema CSN (Centro diSupervisione Nazionale) e ha iniziato la suaattività sulla TMN (TelecommunicationsManagement Network) che lo ha portato allapartecipazione attiva ai lavori delle commissioniETSI NA4, CCITT/ITU SG4 ed ANSI T1M1fino al 1994. Nell’ambito dei programmi diricerca della Comunità Europea (RACE e

ACTS) ha operato in diversi progetti sulla definizionedell’architettura TMN, sulla gestione dei servizi e sulla gestioneintegrata di reti miste ATM ed SDH. Ha operato anche nel contestoEURESCOM, interessandosi, in particolare, nei progetti finalizzatialla gestione delle reti SDH ed ATM, ed è stato Chairman delgruppo di lavoro sulla TMN in ambito ETNO (European PublicTelecommunications Network Operators’ Association). Nel corso deglianni ha coordinato diverse attività finalizzate verso Telecom Italiasulla gestione SDH, sulla gestione ATM e sulla gestione dellaNuova Piattaforma di Rete. Inoltre ha coordinato gli interventiCSELT sul tema gestione di rete nel contesto delle attività versoTelespazio/Motorola finalizzate al progetto IRIDIUM. Dal 1993 èresponsabile in CSELT della unità denominata “Architetture eSoluzioni di Gestione di Reti e Servizi”.

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1. Introduzione

L’evoluzione delle reti per il trasporto delle infor-mazioni negli ultimi anni è stata caratterizzata dallaconvergenza dei settori dell’informatica e delle tele-comunicazioni ed è stata guidata dallo sviluppo rapi-dissimo delle tecnologie numeriche. Il modello oggiemergente prevede l’integrazione dei flussi informa-tivi audio, video, dati e l’impiego di una infrastrut-tura di rete a larga banda per l’offerta di servizi multi-mediali.

La rete pilota, sviluppata da Telecom Italia nelcorso degli ultimi tre anni, ha consentito di apprez-zare i vantaggi della tecnologia ATM in termini divelocità e flessibilità di impiego, ma ha altresìpermesso di constatare quanto lontana sia la disponi-bilità di applicazioni ATM native. Nel contempo,negli Stati Uniti si è assistito ad una crescita esponen-ziale della rete Internet (basata sul protocollo IP) che,dopo essersi sviluppata negli ambienti di ricercagrazie ai finanziamenti del Governo Federale, aseguito della privatizzazione delle infrastrutture del1995 è diventata un vero e proprio prodotto commer-ciale. I servizi di trasferimento delle informazioniofferti dalle reti IP rappresentano oggi la risposta piùsemplice ai requisiti delle applicazioni multimedialiinterattive nell’ambito sia della clientela affari sia diquella residenziale.

Il progetto

SIRIUS (Servizi di Interconnessione per

le Reti Italiane ad Uso Sperimentale) è nato in questocontesto evolutivo con l’obiettivo di coniugare le alteprestazioni di una rete ATM con i servizi offerti dauna rete IP. SIRIUS interconnette oggi i laboratori diTelecom Italia a numerosi Centri di ricerca italiani eoffre un’adeguata risposta alle sperimentazioni emer-genti in ambito internazionale; fanno parte di questei progetti ACTS (Advanced Communications Technologiesand Services); JAMES (Joint ATM Experiment on Euro-pean Services); GIBN (Global Interoperability for Broad-band Networks); NICE (National host InterConnectionExperiments).

Attraverso la piattaforma SIRIUS Telecom Italiaintende anche instaurare uno stretto rapporto di colla-borazione con il mondo della ricerca italiano per losviluppo e l’integrazione di nuove soluzioni di rete alarga banda che, per il loro carattere innovativo, nonsono ancora diffuse sul mercato, ma che in futuropotranno diventare prodotti commerciali. Allo stessotempo SIRIUS costituisce un laboratorio distribuito perverificare in campo servizi e tecnologie avanzate, econsente di sviluppare e consolidare le attività di ricercae di sperimentazione già avviate in Telecom Italia.

2. Architettura della rete e tecnologie impiegate

La piattaforma di rete SIRIUS impiega la tecno-logia della Rete ATM nazionale come infrastruttura di

ALESSANDRO CAJANO

CLAUDIO MONTECHIARINI

MICHELE VOLPE

Esperienze inTelecom Italia

SIRIUS: la piattaforma di rete ad alta velocità per la speri-mentazione di servizi multimediali interattivi in ambiente IP

La piattaforma di rete ad alta velocità SIRIUS (Servizi di Interconnessione per le

Reti Italiane ad Uso Sperimentale) è il risultato dell’impegno di Telecom Italia perlo sviluppo di nuovi servizi che concorrano all’evoluzione delle telecomunicazioni versole cosiddette Autostrade dell’Informazione.SIRIUS costituisce un laboratorio operativo per la verifica sperimentale di soluzioni diservizio sviluppate impiegando le tecnologie più avanzate emerse negli ultimi anni edoggi è alla base della crescita e diffusione della rete Internet. Allo stesso tempo la piat-taforma rappresenta uno strumento messo a disposizione della comunità scientifica ita-liana per la partecipazione congiunta a importanti iniziative in campo nazionale einternazionale. Si è potuto in tal modo instaurare un rapporto di collaborazione in cuile competenze di Telecom Italia si integrano proficuamente con le esperienze maturate nelmondo della ricerca La piattaforma SIRIUS, i cui servizi sono attualmente disponibili nelle maggiori cittàitaliane, è basata su tecnologie IP (Internet Protocol) e impiega la Rete ATM naziona-le come infrastruttura di trasporto e di accesso.


Cajano - Montechiarini - Volpe • SIRIUS: la piattaforma di rete ad alta velocità per la sperimentazione di servizi multimediali interattivi in ambiente IP

trasporto e di accesso, mentre le funzioni dello strato direte sono eseguite da router (instradatori) IP conelevate prestazioni. L’introduzione di apparati di instra-damento nella rete pubblica ha consentito di offrire, apartire da una rete permutata orientata alla connes-sione, quale quella ATM già esistente, un servizio ditipo datagramma (senza connessione) ad alta velocità.

2.1 Architettura di rete

Tutti i nodi che costituiscono la piattaforma di retepresentano una medesima configurazione, costituita daun ripartitore numerico ATM (di tecnologia Alcatel oItaltel) e da un router IP (di tecnologia Bay Networks)tra loro interconnessi tramite un collegamento ATM sufibra ottica a 155 Mbit/s. In particolare, il nodo di Romasi distingue per l’installazione di dispositivi (server)impiegati per la realizzazione dei servizi di navigazioneWWW (World Wide Web), posta elettronica, elenco degliindirizzi (directory) e sicurezza; nel nodo di Roma èsituato anche il sistema di gestione della rete.

2.1.1 Principi di funzionamento della piattaforma di rete

Ciascun router, dopo aver individuato l’indirizzo didestinazione di un pacchetto IP entrante, è in grado dielaborare in tempo reale l’instradamento uscente per ilsingolo pacchetto e di provvedere all’invio delpacchetto verso il successivo nodo della rete o verso ladestinazione finale. L’elaborazione avviene mediantela consultazione di una tabella di possibili instrada-menti che associa a ciascun indirizzo di destinazionel’interfaccia verso la qualetrasferire il pacchetto.

In generale l’aggiorna-mento delle tabelle di instrada-mento può avvenire statica-mente, ad opera del gestoredella rete, oppure dinamica-mente mediante l’impiego diprotocolli che con un oppor-tuno scambio di informazionimodificano automaticamentele informazioni contenute nelletabelle. Nella rete SIRIUS èimpiegato un protocollo diinstradamento dinamico.

Le interfacce logiche diun router sono molte econsentono il collegamentodell’apparato con i rami dellarete dorsale e con i rilega-menti di accesso. Dal puntodi vista fisico queste inter-facce appartengono, tuttavia,al ripartitore numerico ATMe il collegamento tra il routerIP e il ripartitore ATM ècostituito da una interfacciaATM a 155 Mbit/s. Al livellologico ATM sono dunquepredisposte le ripartizioni traciascuna delle porte ATM, su

cui sono attestate le interfacce di dorsale o di utente,e la porta ATM sulla quale è connesso il router IP. Inquesto modo possono essere configurati più PVC(circuiti virtuali permanenti) di differente capacità:alcuni di questi PVC costituiscono i collegamentitrasmissivi internodali, in quanto consentono laconnessione tra due router della struttura interno-dale (backbone); altri invece collegano il router IP allasede del cliente. Il rilancio di un pacchetto da partedi un router consiste nella individuazione del PVC -e quindi della coppia di identificativi VPI (VirtualPath Identifier)/VCI (Virtual Channel Identifier) - versoil quale inoltrare il pacchetto ricevuto.

Nella figura 1 è illustrato come ciascun utente siavirtualmente connesso attraverso il ripartitore nume-rico ATM al router e come i router a loro volta sianoconnessi tra loro in una configurazione a maglia nonnecessariamente completa. Nella stessa figura èanche mostrato il percorso seguito dai pacchetti perraggiungere dalla sorgente A la destinazione B.

2.1.2 Protocolli di instradamento

Dal punto di vista amministrativo i router checostituiscono la struttura dorsale di SIRIUS rappre-sentano un unico AS (Autonomous System), ossia unsistema in cui le infrastrutture di comunicazione e gliapparati di instradamento sono gestiti in modo auto-nomo rispetto alle altre reti IP ad esso collegate. Inparticolare, rientrano tra le competenze del gestore direte l’assegnazione degli indirizzi IP e il controllo deltraffico - attuato principalmente attraverso il filtraggiodei pacchetti - i criteri di priorità nel trattamento dei

R R

R

A

B

= = = =

Portanti trasmissivi Circuiti virtuali permanenti tra router Circuiti virtuali permanenti tra router e utente Percorso dei pacchetti da A a B

Router

Utente

Ripartitore numerico ATM

=

=

=

R

Figura 1

Architettura di riferimento per la piattaforma SIRIUS.


flussi e le regole di instradamento.Nell’ambito di ciascun AS i router si scambiano,

secondo un protocollo prestabilito, informazionisullo stato della rete per permettere un continuoaggiornamento delle tabelle di instradamento. Letabelle così ottenute sono trasferite in parte o perintero, secondo un ulteriore apposito protocollo, agliAS adiacenti: le informazioni sulla possibilità diraggiungere le reti appartenenti ad unparticolare AS sono comunicate agli AScircostanti permettendo la costruzionedi una nuova tabella degli instrada-menti comprensiva di tutti i possibiliindirizzi raggiungibili .

Possono essere quindi distinte dueclassi di protocolli di instradamento:intra-AS ossia IGP (Interior GatewayProtocol) ed inter-AS ossia EGP (ExteriorGateway Protocol) [1]. Mediante i proto-colli della classe IGP avviene lo scambiodelle informazioni di instradamentoall’interno di un particolare AS, mentrecon i protocolli di tipo EGP si ha loscambio delle informazioni di instrada-mento tra AS adiacenti (figura 2).

Il protocollo di instradamentointerno adottato per la rete SIRIUS èl’OSPF (Open Shortest Path First) [2].Ogni variazione nella topologia dellarete, sia essa dovuta alla comparsa diuna nuova sottorete di utente o almalfunzionamento di un portante

trasmissivo, è propagata a tuttii nodi (flooding). In base allenuove informazioni, ciascunnodo rielabora la propriatabella degli instadamenti inmodo da pervenire a unacompleta convergenza dell’al-goritmo di instradamento. Inquesto modo la rete da unaparte risulta essere particolar-mente robusta, in quanto essaè in grado di riconfigurarsidinamicamente; dall’altra perònon assicura che duepacchetti, inoltrati da unastessa sorgente verso unamedesima destinazione,seguano entrambi lo stessopercorso.Lo scambio di informazioni diinstradamento tra i router diSIRIUS e quelli appartenentiad altri AS - quale quello diun cliente o di un altro opera-tore internazionale - avvieneutilizzando il protocollo diinstradamento esterno BGP-4(Border Gateway Protocol) [3].L’algoritmo di instradamentoè analogo all’OSPF, ma èarricchito da un insieme diparametri di sicurezza volti al

filtraggio delle informazioni scambiate tra i router difrontiera.

In generale l’insieme dei protocolli su cui sibasano i servizi offerti da SIRIUS sono conformi allespecifiche definite negli standard RFC (Request ForComment) prodotti dall’IETF (Internet Engineering TaskForce)[4]. L’elenco completo degli standard finoraapprovati è riportato nella RFC 22001.


AS1 AS3

EGP

EGP

EGP

AS2

= = =

=

AS EGP IGP

Autonomous System Exterior Gateway Protocol Interior Gateway Protocol

Router

IGP

IGP

IGP

IGP

IGP

IGP

IGP

IGP

IGPIGP

IGPIGP

IGP

IGPIGP

Figura 2 Domini di instradamento IP.

Pacchetto IP

Intestazione

Cella

Coda

max 9180 byte

53 byte 53 byte

IP

AAL5

ATM

53 byte 53 byte 53 byte

AAL5 ATM

IP PDU

= = = =

ATM Adaptation Layer 5 Asynchronous Transfer Mode Internet Protocol Protocol Data Unit

Cella Cella Cella Cella

AAL5-PDU

Pacchetto IP

Figura 3 Dai pacchetti IP alle celle ATM.


2.1.3 L’impiego della tecno-logia ATM

L’adattamento dei serviziofferti dal livello ATM allivello IP è realizzato da unlivello di protocollo denomi-nato AAL5 (ATM AdaptationLayer) mediante l’incapsula-mento del pacchetto IP (dilunghezza variabile) all’in-terno del campo informativodella PDU (Protocol Data Unit)di livello AAL52. La AAL5-PDU è a sua volta segmentatae quindi trasportata all’internodel campo informativo dellecelle ATM al momento dellatrasmissione. Viceversa inricezione, a partire dal campodati delle celle ATM, è possi-bile riunificare le AAL5-PDUe risalire al pacchetto IP(figura 3).

La tecnologia ATM rendemolto flessibile l’architetturadi rete risultante rispetto aduna soluzione basata sucircuiti dedicati, quali quelliche costituiscono i CircuitiDiretti Numerici; essaconsente inoltre un notevolerisparmio di porte sui router grazie all’impiego di piùcircuiti virtuali su una stessa interfaccia fisica. Iltrasporto di pacchetti IP mediante segmentazione incelle ATM comporta tuttavia da una parte l’introdu-zione di un elevato overhead nei protocolli e dall’altraimplica la perdita di un intero pacchetto IP a seguitodella perdita di una sola cella ATM.

2.1.4 Configurazione della rete

L’attuale configurazione della topologia di rete èriportata nella figura 4: ciascuna sede è collegata alnodo SIRIUS più vicino tramite un circuito ATM a34 Mbit/s sul quale è in genere configurato un circuitovirtuale permanente con banda tra i 5 e i 25 Mbit/s. Icollegamenti tra i nodi della rete sono invece deltipo n x 34 Mbit/s. La banda dei PVC internodali èstata configurata sulla base delle relazioni di trafficostimate; è tuttavia compito del gestore della rete,controllare con continuità il traffico tra i nodi eadeguare le capacità trasmissive non appena sipresentino fenomeni di congestione.

I router della piattaforma sono gestiti “in banda”dal Centro di Gestione di Roma, sfruttando, per il traf-fico di servizio, le stesse connessioni ATM tra i nodi,

utilizzate per il traffico tra utenti. Per aumentare l’affi-dabilità del sistema è stato anche installato presso ogninodo della rete un modem ISDN collegato all’inter-faccia seriale del router in modo che, in caso di disser-vizio del livello di trasporto ATM, ciascun router siaugualmente raggiungibile dal Centro di Gestioneattraverso un gruppo chiuso ISDN.

2.1.5 L’infrastruttura di trasporto

L’infrastruttura di trasporto collega in ATM novecittà con una magliatura non completa: Torino,Milano, Venezia, Bologna, Roma, Napoli, Bari,Cagliari e Palermo.

Per aumentare la robustezza della piattaforma, èstata installata presso ciascuna centrale una coppia diinterfacce ATM a 155 Mbit/s tra ripartitore numericoATM e router IP. In questo modo, configurando tra inodi una doppia magliatura di VP (Virtual Path)ATM, è stato possibile realizzare una ridondanza alivello di interfaccia fisica sia sui nodi ATM sia sulrouter IP: se infatti presso il nodo di Roma sipresenta un guasto su una delle due schede ATM delrouter IP (o su una delle due schede del ripartitorenumerico ATM connesse al router IP) è semprepossibile mantenere la connettività completa contutti gli altri nodi della rete instradando il trafficosull’interfaccia ancora funzionante. Questa proceduradi reinstradamento è svolta in maniera automatica dalprotocollo OSPF.

La configurazione di rete dei VP ATM, previstaper la struttura definitiva della piattaforma SIRIUS


RETE ATM

Collegamenti Internazionali

Collegamenti Internazionali

VE

BO

RMNA

BA

CA

MI

PA

Router IP

ATM XC

MAN di Firenze e Pisa

MAN di Torino e Trieste

TO

Figura 4 Topologia di rete della piattaforma SIRIUS.

(1) Una raccolta di tutte le RFC pubblicate fino ad oggi è disponibilepresso il sito

http://ds.internic.net/ds/rfc-index.html.

(2) Per semplificare è stato trascurato un ulteriore livello di protocollotra IP e AAL5 denominato LLC (Logical Link Control).


(figura 5), permette di rilevare che le sottoreti ATM1e ATM2 non garantiscono, prese singolarmente, laconnettività completa tra i nodi di SIRIUS. Tuttavia èlo stesso protocollo di instradamento attivo su ciascunrouter che permette di inoltrare i pacchetti da un’in-terfaccia ATM1 verso un’interfaccia ATM2 o vice-versa, realizzando così, al livello IP, una struttura direte completamente connessa.

2.2 Modalità di accesso dell’utenza

L’impiego un protocollo di instradamento esterno,standardizzato al livello internazionale, quale il BGP-4,ha consentito di integrare facilmente in SIRIUS clientiorganizzati in un proprio sistema autonomo AS (Autono-mous System).

L’apparato di accesso in casa d’utente può essereun router di fascia alta, dotato ad esempio di inter-faccia ATM a 34 Mbit/s che è eventualmente affian-cato da un commutatore locale ATM. L’impiego delcommutatore ATM accresce la flessibilità di configu-razione della sottorete di utente e rende inoltre possi-bile l’utilizzo del servizio VP (cammino virtuale)fornito dalla Rete ATM nazionale. In entrambi i casi èdefinito un VP tra il router in casa di utente e quellodi rete pubblica presente in corrispondenza del nodoSIRIUS secondo lo schema già illustrato in figura 1.

La configurazione di accesso per utenti che possie-dono già un proprio AS e che utilizzano il protocolloBGP-4 (CNUCE e CRS4) è ottimale, in quanto garan-tisce la separazione tra la rete pubblica e quella privatadel cliente. Si presentano tuttavia casi in cui l’utilizza-tore non possiede un proprio AS e la sua rete devequindi essere integrata nell’AS di SIRIUS: questasoluzione può comportare problemi di robustezza esicurezza. Quando ad esempio si attiva il protocollo diinstradamento OSPF tra la rete del cliente e quellapubblica, eventuali instabilità dovute a malfunziona-menti o ad errate configurazioni interne alla rete delcliente si possono propagare dannosamente sulletabelle di instradamento dell’intera rete pubblica.

È tuttavia possibile ricorrere ad una soluzione alter-

nativa (adottata per gli utenti CSELT, SSGRR,NeaNET e CEFRIEL) che consiste nel definire suirouter di rete pubblica un instradamento statico versouna particolare sottorete del cliente, mentre sul routerdel cliente è configurato un instradamento di “default”verso SIRIUS. Questa soluzione da una parte comportaun aumento notevole del consumo di risorse necessarieall’attivazione e alla manutenzione della rete (ognicambiamento nella sottorete del cliente richiede unaggiornamento manuale dell’instradamento statico sui


Torino

Milano Mestre

Roma

Napoli Bari

Palermo

Cagliari

Bologna

Interfaccia ATM1

Interfaccia ATM2

Figura 5 I collegamenti VP ATM nella rete SIRIUS.

PERCHÈ È NATA SIRIUS?

• Il progetto SIRIUS (Servizi di Interconnessione per le Reti Italiane ad UsoSperimentale) è stato ideato con l’obiettivo di realizzare una piattaforma di reteIP ad alte prestazioni per la sperimentazione di servizi e applicazioni innovativiimpiegando le tecnologie più avanzate emerse negli ultimi anni.

• Allo stesso tempo la piattaforma costituisce uno strumento messo a disposizionedella comunità scientifica italiana per la partecipazione congiunta ad importantiiniziative in campo nazionale e internazionale (Progetti ACTS - AdvancedCommunications Technologies and Services, JAMES - Joint ATM Experiment onEuropean Services, GIBN - Global Interoperability for Broadband Networks,NICE - National Host Interconnection Services).

• Infine, SIRIUS costituisce oggi il punto di partenza per ulteriori sviluppi in ambitolocale come il Progetto PRISMA (Piattaforma di Rete Integrata per Sperimenta-zioni Multimediali Avanzate), il Progetto ENDEAVOUR (END to End ad Alta Velo-cità con l’Ottimizzazione dello User Return channel) e l’iniziativa Torino 2000.


router di SIRIUS); dall’altra essa separa completa-mente la rete di un cliente rispetto da quella pubblica.

Come è stato già accennato, le informazioni diinstradamento annunciate dal router di accesso di uncliente si propagano all’interno di SIRIUS renden-dolo raggiungibile da tutti gli altri router. Tuttavia, nelcaso in cui sia necessario nascondere parte delle sotto-reti interne di un particolare utente, è possibile confi-gurare opportuni filtri in modo da evitare l’annunciodi informazioni di instradamento relative a reti chenon devono avere accesso a SIRIUS.

2.3 La tecnologia adottata al livello IP

Presso ciascun nodo della piattaforma SIRIUS èinstallato un router di fascia alta della Bay Networks,modello BLN (Backbone Link Node) o BCN (BackboneConcentrator Node).Questi apparati presentano unaelevata affidabilità e ottime prestazioni, rese possibiligrazie all’impiego di un’architettura interna di tiposimmetrico a multiprocessore. In figura 6 è schema-tizzata l’architettura interna diun router Bay Networks costi-tuita da un bus a elevata capa-cità sul quale sono attestate leinterfacce di rete. Ogni inter-faccia è costituita da:• una scheda processore

(Fast Routing Engine), sullaquale è installato unprocessore per l’elabora-zione degli instradamenti,una memoria locale vola-tile, sulla quale sonoconservate le tabelle diinstradamento, e unamemoria di tipo non vola-tile (Flash), per la memo-rizzazione dei file di inizia-lizzazione e delle imposta-zioni di configurazione;

• un modulo di collegamen-to per l’adattamento fisicoal mezzo trasmissivoimpiegato (del tipo, adesempio, Seriale, Ethernet,Fast Ethernet, FDDI,ATM).A differenza di quanto

avviene nei router tradizionali(nei quali in genere le funzio-nalità di instradamento deipacchetti sono realizzate inmodo centralizzato), i routerdella Bay Networks replicanosu ciascuna unità a scheda, per l’elaborazione associa-ta ad una interfaccia, sia le tabelle sia l’elaboratoredegli instradamenti. In questo modo da una parte èeliminato un collo di bottiglia costituito da un elabo-ratore centralizzato, dall’altra si aumenta l’affidabilitàdel sistema replicandone i componenti.

Il BLN è in grado di instradare fino a 330mila pac-chetti al secondo e può essere equipaggiato con al piùquattro interfacce LAN/WAN; il BCN invece instrada

fino a un milione di pacchetti al secondo, grazie ad unbus multiplo ad elevate prestazioni, e può essereequipaggiato con al più tredici interfacce LAN/WAN.In entrambi i modelli le alimentazioni sono completa-mente duplicate per garantire la massima affidabilità.

Il sistema di gestione, denominato Optivity/Internetwork, consente di configurare e controllare ilfunzionamento dei router della piattaforma SIRIUSda una sola stazione remota.

3. Caratterizzazione dei servizi offerti

In questo paragrafo sono descritti i servizi giàdisponibili su SIRIUS. Quelli che invece si trovanoancora in fase di studio o di sperimentazione presso ilaboratori di Telecom Italia, in attesa che le tecno-logie siano sufficientemente consolidate per essereportate in rete con adeguate garanzie di affidabilità,saranno trattate nel quinto paragrafo, dedicato allosviluppo della piattaforma.

3.1 I servizi di rete offerti da SIRIUS

Al livello ATM è disponibile il servizio dicammino virtuale (connettività VP) con modalitàpermanente o su prenotazione, in ambito nazionale einternazionale.

Al livello IP il servizio IP su ATM è offerto conclassi di accesso da 5 a 25 Mbit/s (con passi da 1 Mbit/s)ed è caratterizzato da funzionalità di instradamento


Scheda processore (Fast Routing Engine) 60 MHz MC60060 o 33 MHz MC68040

Bus paralleli a pacchetto (1 Gbit/s)

Modulo di collegamento

Connettore

Schede processore (Fast Routing Engine) 60 MHz MC60060 o 33 MHz MC38040

Connettori

Moduli di collegamento

MC68040 o MC68060

Memoria locale e globale

8, 16 o 32MB

MC68040 o MC68060

Interfaccia di linea

Interfaccia parallela

a pacchetto

Memoria non volatile

Figura 6 L’architettura simmetrica multiprocessore.


dinamico (protocolli OSPF eBGP-4) e dal supporto dicomunicazioni multicast conprotocollo DVMRP (DistanceVector Multicast RoutingProtocol).

3.1.1 I servizi multicast IP

Tra i servizi disponibilisulla piattaforma SIRIUS ilmulticast risulta di particolareimportanza in quanto è unatecnica trasmissiva che otti-mizza l’impiego delle risorsedi rete per le comunicazionicon le quali una stessasorgente invia dati a unamolteplicità di stazioni rice-venti. In assenza di mecca-nismi ad hoc, ciascuna delledestinazioni deve essereraggiunta da un flusso indi-pendente: in questo modo siha uno spreco di banda inquanto uno stesso flussoattraversa in parte gli stessi circuiti. In effetti, ladistribuzione delle informazioni a tutti i terminaliriceventi avviene secondo una topologia ad albero incui la radice rappresenta la sorgente e le foglie corri-spondono alle stazioni riceventi. Il multicast evitaquindi la duplicazione dei dati lungo i rami dell’al-bero che sono attraversati da più di uno dei percorsidiretti alle diverse destinazioni (figura 7).

Per realizzare il multicast devono essere utilizzatidue protocolli: il primo permette lo scambio di infor-mazioni tra i nodi di rete in modo da ottenere l’alberodi instradamento ottimale; l’altro invece gestisce ilcolloquio attraverso il quale i terminali riceventiaderiscono ai gruppi multicast.

Ogni trasmissione multicast è identificata da unindirizzo di classe D3. I router interrogano periodica-mente i terminali riceventi ad essi collegati per veri-ficare se qualcuno di questi intenda partecipare a unadelle sessioni multicast. In caso affermativo il termi-nale risponde indicando l’indirizzo che identifica lasessione di interesse ed è iscritto al gruppo corrispon-dente. L’albero multicast è quindi aggiornato inmodo che anche il nuovo partecipante sia raggiuntodal flusso richiesto. Questo meccanismo di interroga-zione e di conferma si ripete ad intervalli di temporegolari: la mancata risposta è interpretata implicita-mente come indicazione dell’abbandono del gruppoda parte del terminale. Il protocollo IGMP (InternetGroup Management Protocol) definisce i messaggiscambiati tra i terminali e i rispettivi router di appar-tenenza.

I protocolli mediante i quali i router comunicanoper costruire e aggiornare l’albero multicast sono piùdi uno. Il più consolidato è il DVMRP (Distance VectorMulticast Routing Protocol); altri protocolli sono in fasedi definizione o di sviluppo. Tra questi i più accredi-tati sono il PIM (Protocol Independent Multicast) ed ilCBT (Core Based Tree).

4. Aspetti di gestione della piattaforma SIRIUS

La gestione della piattaforma SIRIUS avviene inmaniera centralizzata dal Centro di Gestione SIRIUSsituato presso la sede di Roma Inviolatella: questoCentro ha la responsabilità dell’esercizio e dellamanutenzione della rete internodale e degli apparati(server) attraverso i quali sono offerti i servizi IP,mentre richiede l’intervento del CN ATM (CentroNazionale ATM) nel caso di eventuali malfunziona-menti a livello ATM o fisico. Oltre alla supervisione eal controllo della rete, il Centro svolge importantifunzioni quali l’amministrazione degli indirizzi e delDNS (Domain Name System)4.

Le principali attività svolte presso il Centro diGestione SIRIUS possono essere sintetizzate neipunti seguenti:• gestione dei router della piattaforma SIRIUS

(guasti, configurazioni, prestazioni, sicurezza delleinformazioni);

• gestione dei server della piattaforma SIRIUS(guasti, configurazioni, prestazioni, sicurezza delleinformazioni);

• amministrazione del servizio DNS (gestione nomisimbolici);

• amministrazione degli indirizzi IP;• misura dei parametri di qualità dei servizi IP;• sviluppo della rete internodale (backbone) della

piattaforma.


Copia unica dei pacchetti

Sorgente

Terminali riceventi

La rete distribuisce il numero minimo di copie dei pacchetti, ottimizzando l'impegno di banda e di risorse di elaborazione

La sorgente invia una sola copia dei pacchetti per tutti i destinatari

Figura 7 Principio di funzionamento del multicast.

(3) La suddivisione dello spazio di indirizzamento in base al formatodegli indirizzi IP prevede per gli indirizzi della classe D l’arco dinumerazione da 224.0.0.0 a 239.255.255.255.

(4) Si tratta di sistemi per la traduzione istantanea di indirizzialfanumerici (ad esempio www.tin.it) in indirizzi di rete IP (adesempio 194.243.155.155).


Il controllo dei router della piattaforma avviene“in banda”, ossia sfruttando le stesse connessioniATM utilizzate per il traffico tra gli utenti; tuttavia,come si è già accennato, è stato predisposto unaccesso tramite modem ISDN, configurati in gruppochiuso alle porte “consolle” di ciascun router, inmodo da permettere la gestione “fuori banda” dellemacchine in condizioni di criticità di funzionamento(ad esempio per le operazioni di riavvio).

La supervisione della rete è svolta mediante lapiattaforma Open View della Hewlett Packard (figura 8)che fornisce, in forma grafica, la rappresentazionedello stato degli apparati e dei collegamenti. La piat-taforma di gestione notifica tutti gli eventi che si sonoverificati sui router e permette di tracciare diagrammirelativi ai parametri delle principali prestazioni. Inparticolare sono riportati i tassi di errore al livello IP eATM, il traffico gestito da ciascuno dei router, sia intermini di pacchetti IP che di celle ATM: sono infattidisponibili dati specifici per le singole interfacce eper ognuno dei protocolli su di esse configurati.Impostando opportune soglie di tolleranza, è possibilerilevare eventuali situazioni di sovraccarico e pianifi-care di conseguenza gli interventi infrastrutturali peril potenziamento delle linee o dei nodi di rete. OpenView consente infine di reperire le informazioni di

configurazione degli apparati, quali ad esempio gliindirizzi delle interfacce e le tabelle di instradamento.

Per la configurazione dei router è invece utilizzatoOptivity, un applicativo per gli apparati realizzati daBay Networks. Optivity è integrato in Open View suun’unica postazione di gestione: permette di impo-stare nuovi circuiti, riconfigurare quelli esistenti,aggiungere nuovi protocolli. Con Optivity sono anchedefiniti i criteri di instradamento e i filtri di pacchettoche regolano l’accesso ai servizi IP.

Sia Open View sia Optivity prevedono modalitàdi accesso alle funzionalità di gestione differenziatesecondo i diversi profili dei singoli tecnici. È possi-bile restringere l’ambito di intervento in base acriteri geografici (definendo le aree di competenza),

oppure limitare le azioni consentite in modo che itecnici possano unicamente supervisionare la rete,ma non possano agire sui comandi di configurazioneche, per loro natura, comportano una maggiore criti-cità e richiedono una conoscenza più approfonditadegli apparati e dei protocolli IP e quindi interventidi personale specializzato.

5. Sviluppo della piattaforma

Uno degli aspetti caratteristici della piattaformaSIRIUS è quello di costituire un banco di prova perle nuove tecnologie non appena queste siano dispo-nibili anche in una forma pre-commerciale. Nell’am-bito del progetto sono perciò seguite con grande inte-resse le attività di standardizzazione in ambito IETF(Internet Engineering Task Force) relative allo sviluppodi nuovi protocolli, con particolare riferimento all’e-voluzione dei protocolli multicast e al protocollo IPdella prossima generazione (IPv6). Sebbene ancoranon esistano prodotti sufficientemente maturi perpensare ad una introduzione su ampia scala delletecnologie associate a questi nuovi servizi ed ai rela-tivi protocolli, è possibile tuttavia valutare potenzia-lità e caratteristiche salienti di ciascuno di essi.

5.1 L’evoluzione del protocollo IP: IPv6

Il successo di Internet, l’esaurimento dei numeriIP e la diffusione di applicazioni multimediali sonostate concause dello sviluppo di una nuova specificadel protocollo IP denominata IPv6. Il nuovo proto-collo non modifica i principi posti alla base dellaversione precedente, ma aggiunge nuove funzionalitàper rispondere meglio ai requisiti di servizio impostidalle nuove applicazioni multimediali e dalla diffu-sione della rete Internet a livello mondiale.

Telecom Italia partecipa all’innovazione tecnolo-gica nel campo dell’interconnessione tra reti e si stapredisponendo alla transizione verso IPv6: è infatti incorso di realizzazione una rete IPv6 sovrapposta aSIRIUS che permetterà di valutare le modalità diintegrazione e di interlavoro tra le due versioni delprotocollo e di analizzare le nuove funzionalità, manmano che esse saranno rese disponibili.

IPv6 offre un servizio di trasmissione dati nonorientato alla connessione (connectionless) e presenta leseguenti caratteristiche principali:• è predisposto per l’offerta di servizi a qualità

controllata, distinguendo tra traffici dati (E-Mail,WWW, ftp), real-time (fonia e video) e di controllo(gestione e instradamento);

• introduce l’instradamento gerarchico, in analogia aquanto previsto nelle reti pubbliche di telecomu-nicazione, e l’instradamento sulla base dell’indi-rizzo della sorgente (source routing);

• prevede meccanismi opzionali per la sicurezzacome la crittografia e l’autenticazione a livello disingolo pacchetto IP;

• semplifica e ottimizza il formato del pacchetto perle macchine ad architettura a 64 bit.Il pacchetto IPv6 è costituito da una intestazione

di 40 Byte, contenente gli indirizzi della sorgente e


Gestione della rete

Misura delle prestazioni

Gestione dei problemi

Paradigm

UNIX

Gestione degli apparati

Optivity

Open View

Figura 8 Architettura del sistema di gestione della reteSIRIUS.


della destinazione e l’identificatore del flusso dati conspecifiche esigenze di qualità del servizio. Sonoinoltre previste intestazioni opzionali (ExtensionHeader) per le funzionalità di source routing, autenti-cazione, frammentazione. La parte finale è riservata altrasporto dei dati di utente.

Le capacità di indirizzamento sono estese rispettoad IPv4, essendo disponibili 128 bit per il campo diindirizzo; sono definiti tipi differenti di indirizzigerarchici, distinti da un prefisso.

Il lavoro di specifica dell’IETF, iniziato fin dal1992, ha raggiunto oggi un buon punto di matura-zione, tanto che numerosi costruttori di apparatihanno già annunciato di avere pronto il softwareper IPv6. Tuttavia queste realizzazioni consentonofinora un insieme ristretto di funzionalità.

Recentemente, sotto il patrocinio dell’IETF, si èdato il via alla costituzione di una rete IPv6 sovrap-posta alla Internet denominata “6Bone” (in analogiaa quanto già fatto per la rete multicast MBONE5)che interessa il Nord America, il Giappone e l’Eu-ropa. Questa infrastruttura da un lato segna l’iniziodella transizione verso IPv6 e dall’altro mette adisposizione una rete internazionale di prova (test-bed) utilizzabile dai costruttori e dai gestori dellereti. Telecom Italia partecipa a questa sperimenta-zione avendo realizzato una rete IPv6 tra i laboratoridi CEFRIEL, CSELT e Telecom Italia intercon-nessa alla rete 6Bone attraverso CSELT.

6. Le attività di ricerca e di innovazione su SIRIUS

Nell’ambito delle attività di analisi e sperimenta-zione di soluzioni di rete innovative per l’offerta diservizi multimediali interattivi è stato avviato unprogramma di collaborazione tra Telecom Italia e uninsieme qualificato di centri di ricerca (figura 9).

L’accesso alla piattaforma è offerto a Enti e Isti-tuti di ricerca scientifica e industriale che sianointeressati ad att ività in collaborazione con

Telecom Italia di carattere non-profit, altamenteinnovative e con significativo contenuto tecnolo-gico. L’accesso alle infrastrutture comporta lacondivisione con Telecom Italia dei risultati dellasperimentazione; Telecom Italia dal canto suopartecipa alle sperimentazioni assicurando la coper-tura dei costi di comunicazione verso le sedi deilaboratori interessati. Sulla piattaforma è esclusacompletamente la possibilità di transito di trafficocommerciale legato alle normali attività svoltepresso i Centri di ricerca stessi.

Finora sono attestati alla rete sette laboratoriappartenenti a differenti realtà del mondo dellaricerca nazionale: i laboratori CSELT di Torino, ilcentro di ricerca CEFRIEL a Milano, i laboratoridel CNUCE/CNR presso la MAN Toscana, laScuola Superiore Guglielmo Reiss Romoli dell’A-quila, il Centro di ricerche CRS4 a Cagliari, ilCantiere Multimediale presso il Dipartimento diInformatica e Sistemistica dell’Università di Napolie i laboratori di Telecom Italia di Roma (situatipresso la Linea Ingegneria delle Reti Dati e Multi-mediali dell’Area Pianificazione e Sviluppo dellaDirezione Rete). È infine attiva, limitatamente al


CSELT

CRS-4

INFN

CNR CNUCE PROGETTI G7

PROGETTI ACTS

TORINO 2000 PRISMA ENDEAVOUR

CANTIERI MULTIMEDIALI

SSGRR

TELECOM ITALIA

SIRIUS

CEFRIEL

Figura 9 I partner di SIRIUS e i progetti intrapresi.

QUALI SONO GLI UTENTI DI SIRIUS?

• L’accesso alla piattaforma è offerto a Enti e ad Istituzioni di ricerca scientifica eindustriale che siano interessati ad attività sperimentali in collaborazione conTelecom Italia di carattere non-profit, altamente innovative e con significativocontenuto tecnologico.

• Oggi sono collegati alla rete sette laboratori appartenenti a differenti realtà delmondo della ricerca nazionale: i laboratori CSELT di Torino, il Centro di ricercaCefriel a Milano, i laboratori del CNUCE/CNR presso la MAN Toscana, la Scuoladell’Aquila SSGRR, il Centro di Ricerche CRS4 a Cagliari, il Cantiere Multime-diale presso il Dipartimento di Informatica e Sistemistica dell’Università di Napolie infine i laboratori di Telecom Italia a Roma.

(5) MBONE (Multicast backBONE) è una rete virtuale che condivideil livello fisico della rete Internet ed è in grado di trasportare traffi-co multicast di tipo multimediale.


traffico di tipo multicast, una connessione con ilaboratori dell’INFN di Bologna.

6.1 I progetti ACTS e il Consorzio ITINERA

Nei Paesi europei, come in altre realtà mondiali,sono disponibili una serie di infrastrutture di rete ingrado di permettere sperimentazioni di servizi ditelecomunicazioni avanzati. Molti dei progetti intra-presi in questo contesto sono svolti sotto l’egida dellaComunità Europea, quali ad esempio i progetti ACTS(Advanced Communications Technologies and Services),volti allo sviluppo di una infrastruttura di comunica-zioni europea competitiva a livello internazionale.

Le singole reti per la ricerca, nate spesso in modoindipendente nei diversi contesti nazionali, si sonoraggruppate per costituire un certo numero di“National Host” e per fornire una piattaforma distri-buita per l’offerta di servizi sui rispettivi territorinazionali. L’infrastruttura di collegamento a livellotranseuropeo dei singoli National Host è la rete ATMpaneuropea, fornita da diciassette operatori pubblicinell’ambito del progetto JAMES (Joint ATM Experi-ment on European Services).

Il National Host Italiano, denominato “ItalHost”,è costituito dalla rete SIRIUS di Telecom Italia e daalcuni laboratori, quali il CNR presso la MANToscana, Neanet a Napoli, CSELT a Torino, Italtel eAlcatel a Milano, Olivetti a Pozzuoli ed a Bari, IBM aCagliari. ItalHost è gestito dal Consorzio ITINERA(ITalian INfostructure for European Research inAdvanced communications) ed è costituito dalle princi-pali aziende di telecomunicazioni operanti in Italia; il51,6 per cento del fondo consortile è posseduto daTelecom Italia (figura 10).

6.2 I progetti G7: GIBN ed i progetti applicativi

Il progetto GIBN (Global Interoperability for Broad-band Networks) è uno degli undici progetti pilotaapprovati e avviati in ambito G7 con l’obiettivo dipredisporre una comune infrastruttura per losviluppo di attività di ricerca, dimostrazioni e speri-mentazioni pre-commerciali nell’ambito dei servizi edelle applicazioni ad alta velocità. In particolare, ilprogetto GIBN è concepito per offrire la connettivitàinternazionale a larga banda agli ulteriori dieciprogetti applicativi, riguardanti settori quali, adesempio, la telemedicina, la fisica nucleare, i musei ele biblioteche elettroniche.

Telecom Italia partecipa al progetto GIBN tramitela piattaforma SIRIUS. Il diretto coinvolgimento diTelecom Italia consentirà di effettuare, nell’ambito dialcuni dei più significativi progetti applicativi svilup-pati in Italia, sperimentazioni ad alta velocità collegan-dosi con i maggiori centri di ricerca operanti all’estero.

7. Conclusioni

La tecnologia IP costituisce oggi un elementoessenziale nel processo di convergenza tra tecnologieinformatiche e telecomunicazioni. L’indipendenza deiservizi offerti dallo strato IP rispetto alla infrastruttura

di trasporto utilizzata (ATM, CDN, ADSL, ISDN,LAN) consente un integrazione trasversale dellerisorse di rete, dall’area locale a quella geografica,mentre il continuo sviluppo di nuove applicazioni IPè favorito dalla costante evoluzione delle potenzialitàdi calcolo dei computer.

SIRIUS realizza una piattaforma di rete basata sulprotocollo IP che si avvale della infrastruttura ditrasporto offerta dalla rete ATM nazionale e adottasoluzioni tecnologiche di assoluta avanguardia, intermini sia di prestazioni sia di funzionalità degliapparati. Questa piattaforma fornisce un insieme diservizi di rete, come l’instradamento dinamico o ilmulticast e abilita all’uso dei protocolli applicativiimpiegati con successo in un’ampia varietà di applica-zioni multimediali: ad esempio RTP (Real timeProtocol) e RTCP (Real Time Control Protocol).

L’avvio di un programma di collaborazione traTelecom Italia e un insieme qualificato di Centri diricerca, di primario rilievo nello scenario nazionale,ha fatto di SIRIUS un laboratorio operativo per laverifica sul campo di servizi e soluzioni tecnicheavanzate. Parallelamente, SIRIUS costituisce oggi ilpunto di avvio per ulteriori sviluppi, come i progettiPRISMA (Piattaforma di Rete Integrata per Sperimen-tazioni Multimediali Avanzate), ENDEAVOUR (ENDto End ad Alta Velocità con l’Ottimizzazione dello UserReturn channel) e l’iniziativa Torino 2000. I primidue progetti sono finalizzati alla valutazione rispet-tivamente tecnica e di mercato di nuove tecnologiedi accesso, quali ADSL (Asymmetrical DigitalSubscriber Line) e Cable Modem; l’iniziativa Torino2000 è volta alla realizzazione di una struttura ditelecomunicazioni metropolitana a larga banda perl’offerta di servizi telematici di pubblica utilità.

Infine, la costante evoluzione degli standard IP siriflette in un continuo aggiornamento di SIRIUS. Èormai prossima l’introduzione in rete di servizi IP aqualità garantita, mentre nuovi protocolli per ilmulticast, più efficienti e adatti a reti di vaste


PROGETTI ACTS

Laboratori CNR

Laboratorio CSELT (TO)

Laboratorio ALCATEL (MI)

Altri laboratori

Laboratorio IBM (CA)

Laboratorio ITALTEL (MI)

PROGETTI TELEMATICS

ITINERA

ALTRI PROGETTI

Servizi SIRIUS di TELECOM ITALIA

Figura 10 Il consorzio ITINERA.


dimensioni, sono in fase di definizione e di sviluppopresso l’IETF (Internet Engineering Task Force). È stataavviata infine la migrazione verso il protocollo IP diprossima generazione, l’IPv6, che consentirà diespandere in misura molto elevata lo spazio di indi-rizzamento, che permetterà l’introduzione di servizia qualità garantita e che offrirà, a livello di singolopacchetto IP, meccanismi di sicurezza come la critto-grafia e l’autenticazione.


AAL ATM Adaptation LayerACTS Advanced Communications Technolo-

gies and Services AS Autonomous SystemATM Asynchronous Transfer ModeADSL Asymmetrical Digital Subscriber LineBGP Border Gateway ProtocolCBT Core Based TreeCDN Circuito Diretto NumericoCN ATM Centro Nazionale ATMDNS Domain Name SystemDVMRP Distance Vector Multicast Routing

ProtocolEGP Exterior Gateway ProtocolFTP File Transfer ProtocolGIBN Global Interoperability for Broadband

NetworksIAB Internet Architecture BoardIETF Internet Engineering Task ForceIGMP Internet Group Management ProtocolIGP Interior Gateway ProtocolIP Internet ProtocolIPv6 Internet Protocol versione 6ISDN Integrated Services Digital NetworkJAMES Joint ATM Experiment on European

ServicesLAN Local Area NetworkMAN Metropolitan Area NetworkMBONE Multicast backBONENICE National host InterConnection Expe-

rimentsOSPF Open Shortest Path FirstPDU Protocol Data UnitPIM Protocol Independent MulticastPRISMA Piattaforma di Rete Integrata per

Sperimentazioni Multimediali Avan-zate

PVC Permanent Virtual CircuitRFC Request For CommentRTP Real Time ProtocolRTCP Real Time Control ProtocolSIRIUS Servizi di Interconnessione per le Reti

Italiane ad Uso SperimentaleVC Virtual ChannelVP Virtual PathVCI Virtual Channel IdentifierVPI Virtual Path IdentifierWAN Wide Area NetworkWWW World Wide Web

[1] Antonelli, F.; Carissimi, M.; Iuso, F.; Pugliese,F.: I protocolli TCP ed IP. «Notiziario TecnicoTelecom Italia», Anno 4, n. 1, luglio 1995.

[2] Moy, J.: OSPF Version 2. RFC 2178, luglio1997.

[3] Yakov Rekhter, Tony Li: A Border GatewayProtocol 4 (BGP-4). RFC 1771, marzo 1995.

[4] Fioretto, G.: La standardizzazione nelle telecomu-nicazioni. «Notiziario Tecnico Telecom Italia»,Anno 5, n. 1, maggio 1996.

Alessandro Cajano. Si è laureato in IngegneriaElettronica presso la II Università degli Studi diRoma “Tor Vergata”. Opera nell’AreaPianificazione e Sviluppo della Direzione Retedi Telecom Italia presso la Linea di Ingegneriadelle Reti Dati e Multimediali. In passato si èoccupato di tematiche relative al servizioSMDS su reti ATM e reti MAN. Oggi si occupadei servizi a larga banda basati sul protocollo IPcon par ticolare riferimento agli aspetti diqualità del servizio. Ha partecipato sin

dall’inizio allo sviluppo della piattaforma SIRIUS ed è coinvolto inalcune delle sperimentazioni in corso in Telecom Italia per losviluppo di servizi multimediali interattivi.

Claudio Montechiarini . Si è laureato inIngegneria Elettronica presso l’Università degliStudi di Roma “La Sapienza”. Opera nell’AreaPianificazione e Sviluppo della Direzione Retedi Telecom Italia presso la Linea di Ingegneriadelle Reti Dati e Multimediali. Si è occupato inpassato di problematiche di sicurezza, sistemi disupporto al lavoro cooperativo e della gestionedelle reti per dati. Oggi si occupa di servizi alarga banda basati sul protocollo IP conparticolare riferimento agli aspetti di qualità del

servizio e alle analisi delle prestazioni. Partecipa al progettoSIRIUS e alle sperimentazioni in corso in Telecom Italia per losviluppo di applicazioni multimediali interattive destinate allaclientela residenziale.

Michele Volpe. Si è laureato in IngegneriaElettronica presso l’Università degli studi diNapoli e ha svolto le sue prime esperienze dilavoro presso la Fondazione “Ugo Bordoni” diRoma, occupandosi di sistemi esperti applicatialle basi di dati e di programmazione logica efunzionale. Coordina oggi le attività distandardizzazione internazionali e segue leiniziative innovative di Information andCommunications Technology, nell’ambitodell’Area Affari Comunitari e Organismi

Internazionali. Dal 1994 al 1997 è stato responsabile del progetto“Piattaforme di Rete per Servizi Globali”, nell’ambito dellaDivisione Rete, che aveva l’obiettivo di individuare, valutare esperimentare in campo tecnologie avanzate di rete in grado dipermettere lo sviluppo di servizi multimediali basati sul protocolloIP da offrire ai clienti residenziali. In passato, dopo essersi occupatodelle evoluzioni del modello di protocolli OSI, ha contribuito alleattività sulle architetture di gestione di rete di tipo TMN e sullerelative tecnologie basate su piattaforme software avanzate. Hainoltre operato nei settori della sicurezza, e nello sviluppo di servizidi lavoro cooperativo.



97

Ginostra - dove:

Stromboli, la più isolata delle sette isole checostituiscono l’arcipelago delle Eolie a nord dellaSicilia, ha due paesi: il primo ha lo stesso nomedall’isola ed è dotato di un molo attrezzato per l’at-tracco delle navi e degli aliscafi; l’altro, Ginostra, neè sprovvisto.

In questo angolo di mondo in cui l’unico mezzo ditrasporto terrestre è il mulo, l’energia elettrica è un

bene prezioso inquanto non èancora disponibilela rete di distribu-zione pubblica.Ginostra è quindiun’isola nell’isolacon tutti i pregi e idifetti che neconseguono; dove ildesiderio di chivuole dimenticaregli affanni della vitaper qualche breveperiodo si scontracon le esigenzedella piccola comu-nità che vive inquesta località pertutto l’anno.

Meta estiva di moderni Robinson Crusoe,Ginostra è sottoposta al controllo severo degliambientalisti, ai quali non dispiacerebbe fare di que-sto angolo di isola un’oasi naturale.

Ginostra - quando:

Telecom Italia ha installato a Ginostra circa noveanni fa un ponte radio per assicurare un legame,quello telefonico, tra questa piccola località e ilmondo esterno, e ha raccolto la sfida con le difficoltàinsite nella particolarità dell’isola.

Nella centrale è stato così installato un ponte radionumerico del tipo CTR 190 della SIEMENS Teleco-municazioni a 7 GHz ed a 8 Mbit/s che trasportava ilsegnale in uscita con un Multiplatore 2/8 Mbit/s inconfigurazione 1+0.

Il ponte è collegato con il centro radio di Lipari,l’isola più grande delle Eolie.

La centrale è stata alimentata usufruendo dell’u-nica energia disponibile in loco, ovvero quella solare,mediante l’impiego di un sistema fotovoltaico.

Questa soluzione ha, così, consentito di coniugarele esigenze delle più moderne tecnologie di teleco-municazioni con il rispetto e la salvaguardia di unangolo incontaminato della nostra Terra.

Da più di un anno Telecom Italia ha potenziatoquesto impianto dotandolo di una riserva di energia diemergenza di nuova concezione: la

pila alluminio-aria.

MAURIZIO GROSSONI

Esperienze inTelecom Italia

L’energia pulita di Ginostra

Il piccolo molo di Ginostra.

Il ponte radio di Ginostra, sullo sfondo il vulcano Stromboli.


Questo apparato ha già superato con successo lesevere prove di affidabilità di Telecom Italia, nonchénumerosi anni di collaudo sul campo presso variGestori di telecomunicazione.

Ginostra - come:

La nuovariserva di ener-gia è statamessa in paral-lelo all’impiantodi alimentazio-ne esistente.

Questo con-siste in un arrayfotovoltaico a48 V (figura 1),p r o d o t t oda l l ’Ansa ldo ,provvisto diregolatore dellatensione per laricarica della bat-teria di accumulatori.

Questa utilizza la coppia elettrochimica al piombo-acido ed è del tipo regolato con valvola con elettrolitoimmobilizzato nel gel. La capacità della batteria èstata prodotta per assicurare all’impianto, in caso dicondizioni metereologiche avverse, un’autonomiasuperiore a 100 ore.

La pila alluminio-aria

La pila alluminio-aria (figura 2) è una cella acombustibile di nuova concezione che sfruttal’energia prodotta dalla coppia alluminio/ossigeno eche ha come elettrolita una soluzione basica.

La sua caratteristica vincente è l’elevata energiaspecifica, il cui valore, grazie al basso peso specificodell’anodo in alluminio e alla disponibilità infinitadell’ossigeno, che costituisce il catodo e non è conte-nuto all’interno della cella stessa, è circa sei voltequello delle normali batterie al piombo-acido.

Altre caratteristiche particolarmente interessantisono la ridotta diminuzione percentuale dellatensione durante la scarica e la possibilità di rimanereper lunghi periodi a circuito aperto senza riduzionedella capacità. L’energia elettrica è prodotta dalla ossi-dazione elettrochimica dell’alluminio immerso in unelettrolito alcalino; l’anodo, realizzato in una specialelega di alluminio, ha un coefficiente molto basso dicorrosione in soluzioni alcaline e, quindi, un bassosviluppo di idrogeno.

L’elettrolito è idrossido di potassio concentrato,mentre il catodo è costituito dall’ossigeno, ricavatodall’aria, che circola sulla superficie degli elettrodi dicarbone porosi all’aria stessa.

Ciascun elemento è costituito da una struttura diplastica e da due catodi di aria con interposto l’anodod’alluminio. Un gruppo di questi elementi è siste-mato su un collettore distributore di elettrolito inmodo da formare l’insieme delle celle.

Per un gruppo da 600 W è impiegata una serie di24 di questi elementi. Il gruppo più grande da 1200 Wutilizza due gruppi da 600 W, interconnessi in serieper ottenere una uscita a 48 V o in parallelo per otte-nere una uscita a 24 V.

Il gruppo di celle è montato sopra un serbatoio dielettrolito ed è racchiuso in una camera stagna attra-verso la quale viene soffiata l’aria per fornire l’ossi-geno per la reazione.

Esternamente alla camera stagna si trovano unapompa per la circolazione dell’elettrolito attraverso lecelle, una soffiante di aria e uno scambiatore di calorecon ventilatore di raffreddamento per asportare ilcalore prodotto durante la reazione. L’aria, dopo averattraversato la camera, è convogliata verso il basso nelserbatoio dell’elettrolito, dove passa lambendo lasuperficie efuoriesce attra-verso un filtroche contiene una s s o r b e n t ecaustico. Ilfunzionamentodella pompa, delventilatore edella soffiantedell’aria è diret-tamente control-lato da una unitàdi monitoraggio.

Dopo unascarica completala pila allu-minio-aria èricaricata per viameccanica sostituendo gli anodi; dopo due scarichecomplete è necessario sostituire completamenteanche l’elettrolito.

Conclusioni

La sperimentazione eseguita ha permesso dimettere a punto un prodotto d’avanguardia cherisponde completamente alle esigenze di Ginostra eche potrà essere utilizzato in altre condizioni impian-tistiche con un funzionamento analogo.

Grossoni • L’energia pulita di Ginostra

Figura 1

I pannelli fotovoltaici.

Figura 2 Pila alluminio-aria.

Maurizio Grossoni dopo la laurea in IngegneriaElettrotecnica presso l’Università di Roma,consegue un Master in Telecomunicazioni. Nel1975 entra a far parte del settore Energia dellaDirezione Generale di Telecom Italia, con laresponsabilità dei nuovi sviluppi dei Sistemi diAlimentazione per Telecomunicazioni. Dopoun periodo di tre anni, durante il quale operapresso il settore Pianificazione e Progettazionedella rete, nel 1992 diviene responsabile per iSistemi di Alimentazione presso la Direzione

Generale di Telecom Italia. Le sue attività internazionali,cominciate nel 1979 con la partecipazione ai lavori dell’INTELEC,lo hanno, nel 1980, visto vice relatore nazionale per il GAS 4 delCCITT, con compiti di coordinamento dei gruppi di lavoro sugliaccumulatori e sui sistemi ibridi; vice presidente, nel 1989, delcomitato organizzativo dell’INTELEC, nonché presidente delSotto-Comitato Tecnico EE2 dell’ETSI. E’ nominato presidentedel Comitato Tecnico EE dell’ETSI nel 1994. Partecipa inoltre anumerosi Comitati in ambito IEC.



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Riflessioni generali

La cultura e la tradizione greca e lenuove soluzioni tecnologiche chesaranno realizzate nelle reti di telecomunica-zione del nuovo millennio hanno trovato unpunto di incontro nelle XXXVI GiornateEuropee delle Telecomunicazioni che si sonosvolte a Salonicco, capitale della Macedonia ecapitale culturale europea per il 1997, dal 22 al27 settembre nel palazzo dei congressiHelexpo.La costante evoluzione tecnologica nella diffu-sione delle informazioni e nel campo delletelecomunicazioni sta provocando una nuovarivoluzione industriale a livello mondiale conrisultati ed implicazioni senza precedenti.Questa rivoluzione apre nuove prospettiveall’intelligenza umana e altera profondamentele modalità di cooperazione e di interazione intutti i settori delmondo del lavoro: ilprogresso tecnolo-gico permetteinfatti ad ogni per-sona di elaborare,modificare, con-frontare e trasmet-tere qualsiasi tipodi informazione,verbale, scritta ovisiva, quasi indi-p e n d e n t e m e n t edalle distanze, daltempo e dalla quantità.Le reti di telecomunicazioni e le relative infra-strutture esistenti, ma soprattutto quelle chesaranno realizzate nell’immediato futuro, uniteall’evoluzione della tecnologia numerica, costi-

tuiscono le fondamentaper una circolazione delle

informazioni, caratteriz-zata da una rapidità inim-

maginabile solo qualcheanno fa.

Durante il convegno sonostate affrontate tematiche

riguardanti la storica divisione tra telefonia,dati e immagini che ha causato nel tempo laseparazione tra le reti e tra i gestori: oggi ilmercato impone di superare questa suddivi-sione artificiale dei servizi di telecomunica-zione per avviarsi a realizzare un’unica retemulti-servizi che soddisfi le nuove e semprecrescenti esigenze dei clienti.Infatti, l’ambizioso programma di disegnareun quadro della complessa realtà che il mondodelle telecomunicazioni presenta all’alba delprossimo millennio, ha trovato la sua attua-zione nell’insieme dei contributi presentati alcongresso. Essi hanno confermato il buonlivello qualitativo che ha caratterizzato lamanifestazione negli anni scorsi. La maggiorparte dei temi sui quali si concentrano l’atti-vità e l’attenzione di quanti si occupano dicomunicazione e di informazione è stata illu-strata nelle trentasei memorie presentate ediscusse nel corso di dodici sessioni.Accanto agli argomenti di carattere tecnico,che costituiscono la tradizione di questamanifestazione, hanno suscitato interesse leproblematiche relative sia agli aspetti di mer-cato e di regolamentazione sia alle prospet-tive che si aprono per le piccole e medieimprese, in uno scenario caratterizzato daun’evoluzione così profonda e veloce quale

quella cui stiamoassistendo. Di par-ticolare rilievo sonostate le relazioniriguardanti inizia-tive e sperimenta-zioni eseguite o inatto, come la costi-tuzione di retilocali per la forni-tura di servizi tra-dizionali e a largabanda (HelsinkiArena 2000) o la

realizzazione di servizi avanzati (DECT).Va anche segnalata la buona partecipazionedi giovani, un aspetto sicuramente positivo edi buon auspicio per il futuro della manife-stazione.

XXXVI Giornate Europeedelle Telecomunicazioni

Carla Montanari

Conferenze

“Le opportunità emergentinel mondo delle tlc

all’alba del nuovo millennio”

FITCE 1997

La sala durante lacerimonia diapertura delcongresso.


Sembra opportuno infine segnalareche al congresso hanno partecipato,in numero sempre crescenterispetto alle edizioni passate, 324delegati provenienti da diciannovePaesi (vedere box).Dopo la cerimonia di apertura è statatenuta una tavola rotonda su “Thetelecommunications “players” strategiesat the dawn of the new millennium” cheha avuto come moderatore S.Konidaris, responsabile del pro-gramma di azione della ComunitàEuropea di D/J13, e come parteci-panti i rappresentanti di alto livellodi EURESCOM e dell’ETNO, oltrea D. Papoulias, amministratore dele-gato dell’OTE, e George Skarpelis,direttore generale OTE.

Che cosa è emerso dalleXXXVI Giornate Europeedella FITCE?

Nel corso delle singole sessioni tecniche si èpercepita la necessità di riflettere sulla immi-nente liberalizzazione dei mercati: è ormainoto che la convergenza tra industrie di teleco-municazione, di computer e di intrattenimentoè fortemente guidata dalle richieste dei clienti,ma per realizzare nuove piattaforme di rete ènecessaria una forte cooperazione tra i gestoriper una standardizzazione globale.Nei cinque giorni in cui si è svolto ilconvegno sono stati trattati in partico-lare le seguenti tematiche:• Opportunità economiche.• Comunicazioni mobili e personali.• Risorse umane e servizio universale.• Reti di accesso a larga banda e reti

transeuropee.• Reti di informazione e telematiche.• Reti sottomarine regionali in fibra

ottica.È stata dedicata molta attenzione alleprincipali opportunità e possibilità econo-miche che possono presentarsi a piccolee medie imprese in un ambiente dere-golamentato e le strategie di sviluppo delletelecomunicazioni per rispondere a questenecessità nel nuovo millennio.Nell’ambito delle sessioni dedicate alle comuni-cazioni mobili e personali, sono stati descritti ipassi per realizzare un sistema di telecomunica-zioni mobile universale UMTS (Universal

Mobile Telecommunication System) con-siderato come una evoluzione possi-bile di sistemi come il GSM ed ilDECT.Per quanto riguarda le risorse umane eil servizio universale, è stata sottoli-neata l’importanza di nuovi servizidedicati alla teledidattica nellescuole anche alla luce delle esigenzedelle persone disabili, spessodimenticate dalla frenetica evolu-zione della tecnologia.Nelle sessioni dedicate alle reti diaccesso a larga banda e reti di transitoeuropee sono state presentati sia lesoluzioni tecnologiche sia le sceltearchitetturali che i principaligestori realizzeranno nell’imme-diato futuro, sia gli impatti econo-mici sulle infrastrutture.Nella sessione riguardante le reti diinformazione e telematiche è stata esa-minata la possibile integrazione delle

reti intelligenti nella piattaforma di rete multi-mediale, le architetture ed i servizi per auto-strade informatiche cittadine ed i progetti euro-pei esistenti per le applicazioni telematiche.Particolare interesse ha suscitato il progetto diHelsinki Arena 2000, una piattaforma multime-diale per celebrare il nuovo millennio e la capi-tale culturale dell’Europa dell’anno 2000.Infine, sono state analizzate le reti sottomarineregionali in fibra ottica, con particolare atten-zione ai collegamenti tra Grecia, Balcani e le

altre reti europee.L’Italia ha partecipato al congresso consei memorie: Serena Tamburrini(TIM) ha presentato il processo di pia-nificazione nelle reti mobili con unruolo competitivo; Gennaro Alfano(Telecom Italia) ha illustrato la tecno-logia DECT e le sperimentazioni ita-liane in corso; Maurizio Montagna(Alcatel) ha descritto le architetture e iservizi per l’interconnessione di reti ditelecomunicazione cittadine; StefanoTeodori (RAI) ha presentato lo svi-luppo delle tecniche numeriche nellereti diffusive; Pierluigi Di Martino

(Sirti) ha mostrato le nuove architetture direte d’accesso a larga banda; infine, GiovanniFruscio (Coritel) ha illustrato una possibilearchitettura per i protocolli necessari per l’in-tegrazione della mobilità nella IBCN(Integrated Broadband Communication Network).Queste presentazioni sono sembrate in genere

Conferenze

George Skarpelis,direttore generaledella OTE, nelcorso della tavolarotonda iniziale.

Paese

AlbaniaAustriaBelgio

BulgariaFinlandia

FranciaGeorgia

GermaniaGran Bretagna

GreciaIrlanda

ItaliaLussemburgo

OlandaPortogallo

Repubblica CecaRomania

SpagnaSvizzera

Totale

13

261191

4115

1589

311

1054251

324

Partecipanti


di interesse anche a giudicare dalle numerosedomande poste sia al termine di ciascuna espo-sizione sia, successivamente, durante gli inter-valli tra le sessioni del congresso.In accordo con la consuetudine della FITCE,al termine del congresso il Comitato Direttivoha premiato i contributi più interessanti: il pre-mio per la migliore memoria è stato assegnatoa Keith Morgan (BT), che nel suo inter-vento “Education services for schools in thenew millenium” ha illustrato i possibiliservizi di carattere educativo per lescuole nel nuovo millennio; è stataanche premiata Patricia Vargas Simon(Telefonica de Espana) per la migliorememoria presentata da un giovane inge-gnere partecipante al Congresso: nelsuo contributo, dal titolo “L’inserimentodelle fibre ottiche nei sistemi sottomarini edil loro ruolo nelle reti ditelecomunicazioni”, ha presentato idiversi aspetti da tenere presenti nellaprogettazione e nella realizzazione diun sistema sottomarino in fibra ottica eil ruolo svolto da questi portanti nelle reti ditelecomunicazione.La discussione finale (Closing Panel) ha per-messo di focalizzare alcune questioni digrande interesse per i Gestori delle reti ditelecomunicazioni quali: l’importanza dellealleanze tra i diversi fornitori di servizi, dicontenuti e di reti, conseguente alla novitàcostituita dalla presenza di più attori sul mer-cato delle telecomunicazioni, il continuoevolvere della tecnologia e di conseguenza lanecessità di personale sempre più qualificatonecessario per poter gestire sistemi non piùstabili come un tempo, ed infineil vantaggio competitivo deri-vante dall’uso dell’informatizza-zione e della telematica nellestrutture e nei processi aziendalie quindi la possibilità, per ognigestore, di essere il primocliente della propria piattaformadi rete.

Prossime Giornate Europeedella FITCE

È stato comunicato che la prossima riunionedella FITCE si svolgerà a Londra dal 24 al 28agosto 1998 e tratterà il seguente tema: “Iruoli divergenti in un mercato delle telecomu-nicazioni convergente”.

Conclusioni

A commento delle Giornate può essere osser-vato che continuano ad essere presentate inquesta sede memorie con un buon contenutotecnico ed efficaci; è così confermato il salto diqualità compiuto negli ultimi anni da questamanifestazione, pur essendo essa un congresso

non specialistico. Inoltre, le presentazioniin genere sono molto curate e la qualitàdei trasparenti o, comunque, dei supportigrafici impiegati come ausilio all’esposi-zione, sono di anno in anno migliorati sen-sibilmente e contribuiscono a rendere piùchiare e più interessanti le singole presen-tazioni. Per quanto riguarda invece letematiche trattate, come è già stato sottoli-neato in precedenza, si è avuta la con-ferma che i gestori sentono primariamentela necessità di stringere alleanze interna-zionali per conquistare una salda posizionenel mercato competitivo e per soddisfareun numero sempre crescente di clienti.Una lacuna accusata riguarda l’ampiezza

del tema generale svolto per queste Giornate,che faceva passare da una sessione all’altra adargomenti molto diversi (dai cavi sottomarini,alla rete di accesso, alla teledidattica).Forse in futuro sarebbe opportuno sceglierealcuni argomenti da trattare ciclicamente adistanza di alcuni anni nelle diverse edizionidel Congresso: in questo modo, si darebbel’opportunità agli ingegneri della FITCE diaggiornarsi di anno in anno sugli sviluppi delletelecomunicazioni.L’assemblea della FITCE ha nominatoPresidente Mr. Guntran Kraus di Deutsche

Telekom in sostituzione diGomes De Azevedo di TelecomPortugal, dimissionario, ed haapprovato il rapporto finale sul“futuro della FITCE” che stabi-lisce le nuove linee che la fede-razione potrebbe seguire perrispondere in modo migliore alleattese degli associati. Va segna-lata da ultimo la perfetta organiz-zazione delle Giornate Europeeda parte dell’Associazione grecadella FITCE per cui, a parere deipartecipanti abituali a questa

manifestazione, il congresso è risultato essereuno dei migliori tenuti nell’ultimo decennio.

Conferenze

Gennaro Alfanopresenta latecnologia e lasperimentazionedel DECT diTelecom Italia.Sotto, l’interventodi Hans StephanMaruszczak,vicepresidentedella FITCE, cheha sostituito ilpresidente AntonioGomes DeAzevedo.

Ing. Carla Montanari - Telecom Italia DG - Roma


1. Organizzazione e riorientamento della conferenza

“What happens when you put the telecommunica-tions industry’s brightest luminaries on the samestage at the same time and ask them to talk aboutwhere the technology revolution is leading us?”Questa è la domanda (ripresa dal giornaleISS’97) che, magari con un po’ dienfasi, sottolinea quanto successonel corso della sedicesima edi-zione del Congresso tenuto aToronto dal 21 al 27 settem-bre 1997 e che ha visto lapartecipazione di oltre1600 tecnici provenienti da56 Paesi.L’edizione 1997 ha segnato unmomento di significativo riposiziona-mento di questa conferenza, che si con-ferma come una delle più importanti nelsettore delle telecomunicazioni e comeluogo privilegiato per uno scambio di vedutesulle prospettive evolutive di questo settore.Da questa edizione il congresso è stato deno-minato “World Telecommunications Congress” inmodo da rifletterne un ampliamento dell’am-bito di interesse, che attualmente comprende,oltre alle tematiche tradizionali più stretta-mente tecniche della commutazione, dellearchitetture di rete e dei connessi servizi,anche aspetti più generali del mondo delletelecomunicazioni.Il riposizionamento della conferenza tende arispondere all’esigenza di una maggiore ade-renza all’attuale contesto caratterizzato daprofondi cambiamenti indotti dalla competi-zione, dalla formazione di nuove catene divalori e dai processi di convergenza fra teleco-municazioni, informatica, televisione ed elet-tronica di consumo.L’ISS ha quindi esteso l’interesse ad aree scar-samente rappresentate in passato, quali adesempio Internet, reti d’impresa, CATV,

Information Technology, e ha posto altresìattenzione anche agli impatti sulla società e suiprocessi di globalizzazione dei mercati.Allo stesso tempo, l’ISS ha puntato a mantenereil primato come forum di discussione sullaricerca più avanzata e di più stretta attualità; aquesto scopo sono stati ridotti in maniera dra-stica i tempi fra l’invio delle bozze delle memo-rie (sottoposte all’approvazione del ComitatoScientifico Internazionale) e la loro presenta-zione alla conferenza, in modo da salvaguar-darne il più alto livello di aggiornamento.Per ospitare nella maniera migliore le varietipologie di contributi rilevanti per l’ISS (qualiquelli tecnici, strategici, relativi al mercato) èstata scelta una organizzazione articolata in tretipologie di sessioni, e cioè: ad invito, di pre-sentazione e interattive.Le sessioni ad invito hanno costituito unanovità dell’ISS’97 e sono state concepite comeforum di discussione ad alto livello su alcunidei temi di rilevante attualità nel mondo delletelecomunicazioni. I relatori che hanno parteci-pato a queste sessioni sono stati, volta a volta, ipiù grandi esperti delle tematiche trattate coninterventi coordinati da personaggi di spicco ogiornalisti esperti del settore. Il target diaudience per queste sessioni è stato orientatosoprattutto verso i manager di alto livello chehanno partecipato alla conferenza. I temi trat-tati nelle sessioni ad invito sono stati: L’impattosulla società e sugli stili di vita, Le autostradedell’informazione, La morte della distanza, Ladistribuzione dell’intelligenza, Il futuro delnetworking d’impresa, La voce su IP e ATM,La visione dell’evoluzione delle reti delGruppo di Studio XIII dell’ITU. Anche le ses-sioni di apertura e di chiusura sono state riorga-nizzate come forum di discussione interattivasul tema di base del congresso “Evoluzioneglobale della rete: Convergenza o Collisione?”.Infatti, nella sessione di apertura è statosuperato il vecchio schema con l’oratore cheparla e con l’uditorio che ascolta ma è statorichiesto a circa mille dei presenti di espri-mere una propria opinione su diverse que-stioni presentate da relatori che partecipa-vano alla tavola rotonda di apertura: e così adesempio la maggior parte dei presenti harisposto affermativamente al quesito:“Qualcuno riuscirà ad avere degli utili conInternet?” Questa modalità interattiva di con-durre i Congressi sfrutta le possibilità offertedalla tecnologia e permette di impiegarenuove forme di comunicazione.Le sessioni di presentazione sono state orga-

Conferenze

Enzo Garetti, Riccardo Melen, Romolo Pietroiusti

International SwitchingSymposium - ISS‘97

Evoluzione globale della rete:convergenza o collisione?


nizzate in modo tradizionale, con presentazionidi quattro memorie per ciascuna sessioneseguite da domande formulate per iscritto dal-l’uditorio. Le sessioni di presentazione sonostate sedici e hanno trattato una vasta gammadi argomenti: Indirizzi e strategie, Rete intelli-gente, Internet, Mobilità, Reti di accesso,Servizi, ATM, Multimedialità, Convergenza IPe ATM, Architetture di rete a larga banda,Ingegneria del software, Gestione della rete.Le sessioni interattive sono state orga-nizzate per rispondere alla necessità diuna migliore strutturazione e di unamaggiore partecipazione attiva alle ses-sioni di tipo “poster”, già realizzatenelle precedenti edizioni dell’ISS. Inquelle edizioni si riscontrava infattiuna notevole eterogeneità nelle moda-lità di presentazione (dalla sola affis-sione dei poster a presentazioni vere eproprie con lucidi), e una mancanza disincronismo fra le presentazioni, effet-tuate in salette separate, che rendevamolto difficile alle persone interessatepassare dalla presentazione di unamemoria all’altra. A Toronto è stata prevista perqueste sessioni una presentazione molto piùestesa delle singole memorie con ampia possibi-lità di interazione con il pubblico (30 minuti dipresentazione più 15 di discussione). Le sessioniinterattive sono state quattro; ciascuna articolatacon le presentazioni di un totale di venti memo-rie in parallelo, ripetute ciascuna per quattrovolte nel corso di una mezza giornata. I temitrattati in queste sessioni sono stati: Reti,Architetture dei sistemi, Tecnologie e ingegne-rizzazione dei sistemi, Applicazioni e servizi.Come di consueto all’ISS, mercoledì 24 set-tembre è stata organizzata una serie di visitetecniche presso gestori, società manifatturiere ecentri di ricerca sulle realizzazioni o sperimen-tazioni connesse ai temi trattati nel congresso.Un’altra innovazione di rilievo introdotta inquesta occasione riguarda la disponibilità degliatti dell’ISS’97: essi sono stati distribuiti su CD-ROM, e solo su richiesta e a pagamento sonostati forniti in forma cartacea, con l’obiettivotendenziale quindi di tenere un congresso deltipo “paperless”.

2. L’ISS e il nuovo contesto delletelecomunicazioni

Come si è osservato in precedenza, il comitatoorganizzatore dell’ISS ha compiuto un notevole

sforzo di riorientamento e di riorganizzazionedella conferenza nell’ottica di inserirvi conte-nuti e caratteristiche che riflettessero adeguata-mente i mutamenti in atto nel contesto com-plessivo del mondo delle telecomunicazioni.Un tempo il valore principale dell’ISS consi-steva nelle informazioni di natura tecnica chevi si potevano raccogliere. Queste informazioniprovenivano dai costruttori, che presentavano(e pubblicizzavano) i propri sistemi di commu-

tazione, e dai gestori che discutevanole proprie strategie evolutive di lungotermine. Questo approccio era coe-rente con un contesto caratterizzatodal monopolio delle telecomunica-zioni pubbliche, e da un ambitoindustriale in cui il fattore competi-tivo dominante era la capacità tecno-logica ben più che l’ottimizzazionedei processi o l’orientamento alcliente. Questo scenario era condizio-nato anche dal fatto che in passato, adifferenza di oggi, le occasioni di coo-perazione e di confronto fra gestorierano molto più limitate, e la diffu-

sione delle informazioni tecniche era assai piùlenta; di conseguenza il congresso diventavaun momento chiave di verifica e di confrontodei propri orientamenti rispetto a quelli delresto del mondo delle telecomunicazioni.Negli ultimi anni lo scenario di riferimento ècambiato radicalmente e le conseguenzesull’ISS sono state evidenti, specialmente apartire dalla scorsa edizione (ISS’95 a Berlino).I processi di liberalizzazione e globalizzazionedei mercati hanno portato i gestori ad unacerta prudenza nella comunicazione delle pro-prie posizioni, ed a questo si aggiunge laoggettiva difficoltà di formulare strategie dimedio-lungo termine. Una conferma in talsenso può essere vista nel contributo dimemorie marginale dato dai gestori che ope-rano negli ambiti di competizione e di globa-lizzazione più spinti, come ad esempio il BT,le BOC Americane e l’AT&T. Bisogna purenotare che alcuni centri di ricerca che parteci-pavano in passato molto attivamente al con-gresso, hanno vissuto in tempi recenti unafase di riorganizzazione interna che ha indiret-tamente causato una diminuzione del numerodi contributi presentati: è il caso ad esempiodi Bellcore e del CNET.Per quel che riguarda le manifatturiere, questesono spinte dalla competizione ad adottarestrategie di prodotto orientate al breve termineche non favoriscono certamente un impegno di

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Gli atti dell’ISS’97sono statidistribuiti suCD-ROM: unosforzo per passarea un congresso“paperless”.


ricerca per uno sviluppo tecnologico avanzato;in generale quindi è molto difficile ricavareindicazioni strategiche provenienti dalle solu-zioni proposte da costruttori sostanzialmenteorientati alla soddisfazione a breve terminedelle richieste dei clienti.Un altro aspetto da sottolineare è che l’ISS èsempre stato un congresso orientato al mondodelle reti pubbliche, e ad esso hanno in generepartecipato i grandi gestori e i costruttori legatia questo mondo. La rilevanza del mercatodelle reti private, particolarmente per quel cheriguarda la comunicazione dati, è oggi assoluta-mente primaria, e i costruttori orientati a que-sto mercato cominciano a svolgere un ruolo disempre maggior rilievo anche nel mercatodelle reti pubbliche. Si sono avuti numerosiarticoli presentati daicostruttori tradizionalicome Lucent, Alcatel,Siemens, Ericsson eNortel, ma nessuno daCisco, Newbridge, BayNetworks, 3COM oCabletron (e questo èparticolarmente sor-prendente in un con-gresso che, quando hamenzionato la commu-tazione, ha parlatoquasi esclusivamentedi ATM!). Rimanequindi una specie di barriera culturale fra i duemondi, che tra l’altro non riguarda tanto l’ISS,quanto il concetto stesso di congresso: moltosemplicemente, le aziende manifatturiere delsecondo gruppo in genere annunciano i propriprodotti attraverso comunicati stampa, limostrano a fiere internazionali come Interop ene diffondono le caratteristiche tecniche attra-verso i propri siti Web, ma sono restii a parteci-pare a congressi di carattere scientifico (carat-terizzati da un processo di revisione dei contri-buti) in quanto non corrispondenti ad esigenzedi marketing immediato dei prodotti da essimessi a punto.Anche l’ISS’97 è stato quindi di fatto domi-nato dal primo gruppo di manifatturiere, sep-pure con un approccio molto centrato suaspetti di tipo tecnico-scientifico e molto piùattenuato nella valenza di vetrina pubblicitariaper i rispettivi prodotti. È da segnalare poi cheanche l’edizione ’97 (come già quella del 1995a Berlino) ha mostrato un tasso di innovazionetecnologica piuttosto limitato, e che anche dalpunto di vista sistemistico si direbbe che i

costruttori tradizionali di TLC si muovano conprudenza in uno scenario reso più complessodall’ingresso nel mercato TLC di nuovicostruttori di tipo informatico e dalla crescenteconvergenza tecnologica, sistemistica e dibusiness fra Telecomunicazioni e Informatica.Si è notata anche una attenuazione dei collega-menti privilegiati che fino a poco tempo fa lega-vano di fatto alcuni grossi gestori e le rispettivemanifatturiere di riferimento, da un lato a causadella crescente globalizzazione e internaziona-lizzazione (sia da parte di gestori sia da partedelle manifatturiere) e dall’altro a causa dellecrescenti difficoltà di previsione nel lungo ter-mine del mercato dei servizi e di conseguenzadei requisiti riguardanti gli apparati. È apparsacomunque chiara, anche nel corso dell’ISS’97,

la validità di specificiaccordi di “partnering”fra gestori e costruttori,oltre alla validità ingenerale di collabora-zioni nell’ambito dellaricerca fra i diversiattori del settore.Dal punto di vistadella liberalizzazione,appare chiaro cheormai nessuno deigestori tradizionalivede più la competi-zione come una minac-

cia (anche se ancora pochi di essi hanno giàmaturato una significativa esperienza inambienti competitivi) e che tutti stanno ope-rando sia dal punto di vista tecnico sia dalpunto di vista strategico per cercare di otte-nere il migliore posizionamento in questonuovo contesto. A questo proposito, come ègià stato accennato, occorre rilevare che anchenell’ISS’97 è mancata quasi completamente lapartecipazione di gestori emergenti nelleTelecomunicazioni, sia come “secondigestori”, sia soprattutto come “gestori di tipoalternativo”, come ad esempio ISP (InternetService Provider), gestori di impianti CATV,gestori di reti satellitari.I fenomeni sopra menzionati erano già emersia Berlino, e il comitato organizzatore ha ten-tato di portare all’interno dell’ISS aziende edesponenti, contigui al settore delle telecomu-nicazioni (quali, ad esempio quelli legati alletecnologie dell’informazione o al networking)che potessero presentare i propri punti di vista,ed esponenti del mondo delle telecomunica-zioni che potessero fornire indicazioni strategi-

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Veduta della cittàdi Toronto dove siè tenuto ilcongresso.


che, sulle tematiche oggi di maggiore inte-resse. A tale scopo sono state organizzate lesessioni ad invito. Nel corso della conferenzaalcune di queste sessioni sono state effettiva-mente di notevole interesse ed hanno centratogli obiettivi, mentre altre sono rimaste decisa-mente al di sotto delle aspettative.In conclusione l’ISS rimane, anche nel nuovocontesto, un evento di notevole importanza,ma, a differenza di un tempo, le indicazioniche esso fornisce non sono immediatamenteevidenti e, per essere pienamente valorizzatedevono essere integrate in una analisi piùampia dei molteplici altri elementi che caratte-rizzano la situazione presente del mondo delletelecomunicazioni.

3. Le linee di tendenza emerse

3.1 I differenti paradigmi di rete

Il confronto di prospettive di sviluppo fra lereti a circuito e le reti a pacchetto, e all’internodi queste fra reti senza connessione (connec-tionless) e reti orientate alla connessione, èstato uno dei temi maggiormente dibattutinella conferenza. Esso sottende naturalmentela contrapposizione fra Internet, con la pila deiprotocolli IP particolarmente adatti alla tra-smissione dati, e le reti di telecomunicazioni,basate sulla commutazione a circuito (fisico ovirtuale) e quindi ottimizzate per servizi conrequisiti di trasporto in tempo reale (tipica-mente il segnale fonico).A tale riguardo è emersa chiaramentenell’ISS’97 la previsione di una futura domi-nanza della comunicazione dati e, per esten-sione, della multimedialità, rispetto alla comu-nicazione telefonica. Il dato statistico su cui sibasa questa osservazione è la crescita nelvolume di traffico generato dai dati, che nel girodi pochi anni sopravanzerà il traffico telefonico:Vinton Cerf (MCI), uno dei promotori originaridei protocolli Internet, nel suo intervento allasessione di apertura ha posto il punto di incro-cio, per quel che riguarda la rete del gestoreamericano MCI, a metà del 2001; la stessa pre-visione è stata sottolineata in altre presentazioni(ad esempio Anders Rockstrom [1]), facendoriferimento ad un analogo quadro temporale.Questa previsione prospetta per il futuro laconvenienza a progettare una rete ottimizzataper i dati in grado di trasportare anche ilsegnale fonico. La tendenza al consolidamentodelle infrastrutture di rete sulla base di una

tecnica a pacchetto pone evidentemente laquestione del ruolo che ATM ed IP dovrannogiocare in questa architettura.Un primo elemento emerso con chiarezza èche tutte le volte che si fa riferimento ai dati siparla del protocollo IP, e viene dato per scon-tato che questo sarà l’unico protocollo di rete(o meglio di “livello 3”) che sopravviverà nelgiro di pochi anni. Invece, per quel cheriguarda la fonia e i servizi video e multime-diali non si ha la stessa uniformità di opinione,anche se spesso per il video si considera il tra-sporto di MPEG direttamente su ATM, e lamaggioranza dei contributi sulla voce a pac-chetto considerano un supporto ATM. Sul tema del confronto fra IP ed ATM sono datempo presenti due differenti orientamenti: ilprimo completamente basato sull’approccio diInternet e che tende a risolvere i problemi del-l’integrazione di tutte le tipologie di servizioconfidando sulla evoluzione del protocollo IP;l’altro basato invece sull’uso di reti orientatealla connessione, e in particolare di tipo ATM,per le esigenze dei servizi che richiedonogaranzie sulla qualità delle prestazioni. I dueapprocci, che manifestano una perdurante dif-ferenza nel modo in cui vengono affrontati iproblemi quali quelli legati all’architetturadelle reti e al supporto alla Qualità di Servizio,sono stati oggetto di dibattiti anche vivaci:• da parte del mondo Internet si tende a con-

siderare il paradigma e i protocolli IP comela soluzione unica a tutti i problemi, appog-giandosi unicamente a “puri” collegamentitrasmissivi per interconnettere i routerInternet: questo approccio punta a concen-trare un ricco insieme di funzionalità neirouter (non solo instradamento, ma anchefunzioni di sicurezza e di gestione degliutenti, compressione dei dati e così via) e aspostare l’intelligenza di rete in terminali eserver, relegando le reti di telecomunica-zioni a un puro supporto trasmissivo. Latecnica ATM è considerata come una possi-bilità tecnologica per incrementare le pre-stazioni e rendere più flessibile l’intercon-nessione dei router (soprattutto con lo svi-luppo di prodotti misti switch/router);

• da parte degli attori tradizionali di tipoTelecom (e questa è stata la posizione pre-valente riscontrata all’ISS) viene espressauna netta preferenza per la tecnica ATMcome base per lo sviluppo di infrastrutturepotenti e flessibili per il supporto di unaampia gamma di servizi ed applicazioni,compreso il trasporto del traffico Internet.

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La prospettiva di una rete integrata basata suATM per applicazioni voce, video e dati è stataanche oggetto di valutazioni tecnico-economi-che come quella effettuata da Nortel eBellSouth [2] che sostiene la convenienza eco-nomica di questa rete nella situazione di traf-fico prevista per l’anno 2000. Conclusioni diquesto genere devono essere temperate damolteplici considerazioni sulla reale possibilitàdi risolvere per quella data tutti i problemi tec-nici aperti, sulla necessità di ammortizzare gliinvestimenti già fatti sulle reti attuali, sui costidi esercizio indotti da un massiccio ricambiotecnologico; ma evidentemente pongono l’en-fasi sulla opportunità di una valutazioneattenta sulle scelte per gli investimenti futurinella infrastruttura di rete.La tendenza evolutiva verso un trattamento apacchetto dei servizi è stata messa in evidenzaanche dall’interesse mostrato per la voce a pac-chetto, che si può indicare come una delletematiche più in evidenza al congresso, conalmeno una dozzina di articoli. Tra l’altro i con-tributi riguardanti questi aspetti, cioè voce su IPe/o voce su ATM, non sono stati focalizzati solosulle tecniche di codifica, ma hanno trattatopure gli aspetti architetturali e sistemistici,indice anche questo di una situazione di matu-rità tecnologica. Fra gli altri sono state interes-sante diverse presentazioni quali la sintesi delleproblematiche su questi temi fatta nell’articolodi Derek Underwood (Siemens - StrombergCarlsson) [3] e gli articoli presentati da JosefSinger (Siemens) [4] e Jan Holler (Ericsson) [5]dedicati alla gestione delle chiamate in situa-zioni di interlavoro e la proposta di gateway perla fonia verso Internet di Lucent [6].

3.2 L’impatto di Internet

Alla rete Internet è stata intenzionalmentedata una rilevanza primaria al congresso, per-meando lo stesso tema di fondo della confe-renza “Evoluzione globale della rete: Convergenzao Collisione?”.Nella sessione di apertura della conferenza sonostate evidenziate alcune delle più importantidiversità fra il mondo Internet e quello delletradizionali reti di telecomunicazioni, pur nellaconsapevolezza generale che entrambe usano lostesso mix di infrastrutture (cavi, centrali, satel-liti) e che entrambe continueranno ad avere unarilevanza fondamentale nella costruzione dellesocietà dell’Informazione. I due paradigmi com-prendono diversi regimi regolatori, diversimodelli commerciali, diverse modalità di tariffa-

zione, diverse architetture di rete e così via. Si èin presenza quindi di una grande difficoltà neltentativo di riconciliare concezioni così distanti,considerati anche gli interessi industriali sottesie la diversità degli attori coinvolti. Per rappre-sentare la complessità nell’identificazione delleprospettive evolutive e di convergenza dei duemondi, si può fare riferimento ad una frase diVinton Cerf (MCI), che ha detto nel corso deldibattito nella sessione di apertura: “If you arenot confused by what’s going on these days, you don’tknow what’s going on”.Per quanto riguarda gli aspetti tecnici, i contri-buti su Internet hanno riguardato quasi esclusi-vamente due tematiche: il trattamento del traf-fico di utenti collegati attraverso modemtelefonici e il supporto efficiente del protocolloIP, con una netta prevalenza di contributi per iltrasporto di IP su ATM. Come si nota si trattadi problemi legati al servizio di trasporto del-l’informazione su rete geografica; mentre sonostati del tutto trascurati aspetti come le applica-zioni, la sicurezza delle reti, l’architettura e leprestazioni dei router, le reti locali e corporate.Rimane la sensazione che per diverse caratteri-stiche il fenomeno Internet sia vissuto ancoracome esterno alle reti di telecomunicazioni dicui bisogna gestire l’impatto sulla rete, piutto-sto che tentare di governarne gli sviluppi emutuarne gli approcci architetturali e di servi-zio. Questo atteggiamento si sta però progres-sivamente modificando; basti pensare alla stra-tegia, particolarmente centrata su Internet, diun’azienda come WorldCom che si è recente-mente proposta all’attenzione del mondo delletelecomunicazioni, o della stessa MCI.Per quel che riguarda il trattamento del trafficogenerato da modem, la maggior parte dellesoluzioni proposte si basa sull’identificare lechiamate come “Internet” nell’ottica di sepa-rarne il traffico in modo da decongestionare legiunzioni telefoniche urbane con funzioni dicommutazione di pacchetto posizionate il piùvicino possibile all’utente. Fra le proposte chericadono in questa categoria sono da ricordarequelle presentate da Hans-Ulrich Schoen(Siemens) [7], che prevede una stretta integra-zione delle funzioni di gestione del protocolloIP nell’architettura di centrale, e quelladescritta da Sian Morgan (Nortel) [8]. Nelcorso di quest’ultima presentazione è statamenzionata l’esperienza in campo diSouthwestern Bell, che ha realizzato questasoluzione in tredici città.Sembra infine opportuno sottolineare un altroaspetto emerso nel rapporto fra telefonia ed

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Internet: Pekka Tarjanne (Segretario GeneraleITU) nella sessione di apertura ha ricordatocome i gestori di infrastrutture telefoniche fini-scano per incassare buona parte del valore delbusiness generato da Internet. Una diapositivapresentava il confronto fra diversi Paesi, chedimostrava che solo nel Messico e negli StatiUniti meno del 50 per cento del conto totalepagato dagli utenti finisce ai gestori, mentre lapercentuale in Paesi come la Gran Bretagna ela Germania sale fino a oltre l’80 per cento.Questa situazione è destinata a cambiare rapi-damente sia in seguito alla revisione dellestrutture tariffarie che stanno alla base di que-sto mercato, sia a causa dell’erosione di quotedel mercato telefonico tradizionale (a partiredai servizi fac-simile) attuata dagli ISP (InternetService Provider) special-mente sulle grandi diret-trici internazionali: tutta-via l’accesso a Internetdeve essere visto oggicome una significativafonte di introiti per igestori telefonici.

3.3 Morirà la distanza?

Il modello di tariffazionedi Internet (flat-rate) indi-pendente dalla distanza ela sua possibilità di estensione come riferi-mento complessivo dell’evoluzione delle reti èstato discusso in un’apposita sessione.L’opinione prevalente al riguardo è che la cre-scita del traffico e quindi la necessità di investi-menti specifici, lo sviluppo di applicazioniInternet a qualità garantita con possibilità didistinzione fra diverse classi di servizio, porte-ranno anche per Internet l’impiego di una tarif-fazione articolata.D’altra parte il ribilanciamento fra i costi dellechiamate di lunga distanza e di quelle interna-zionali e quelli delle chiamate locali comporte-ranno progressivamente anche negli StatiUniti che si provveda ad applicare una tariffa atempo per le chiamate locali e quindi ancheper le chiamate di accesso a Internet. Ariguardo molti hanno espresso l’opinione chenon è sostenibile avere linee attive per molteore al giorno senza applicare tariffe adeguate.È stato notato altresì che i costi delle retiemergenti di accesso a larga banda dipendonomolto dalla distanza e questa osservazionepotrebbe influenzare anche il tipo di tariffa-zione dei servizi.

3.4 Evoluzione delle reti

Per quanto riguarda l’evoluzione dell’architet-tura delle reti pubbliche, la tendenza al riserboe la oggettiva difficoltà ad impostare strategiedi lungo termine, già sottolineate in prece-denza, hanno portato ad una sostanzialecarenza di contributi.Il numero assai limitato di interventi ha riguar-dato soprattutto l’evoluzione della rete telefo-nica tradizionale, con l’eccezione di alcunearee ad alto valore aggiunto come la comunica-zione personale e il radiomobile. Sono mancaticontributi sulla commutazione telefonica, sunuove idee di servizi avanzati su rete telefo-nica, così come non sono state fornite indica-zioni sulla risposta da parte dei clienti per

nuovi servizi introdotti direcente. Poca attenzione èstata dedicata altresì allaRete Intelligente tradizio-nale: le uniche considera-zioni a tal proposito hannoriguardato le relazioni conil percorso evolutivo dellatecnologia radiomobile.Nell’ambito delle reti diaccesso a larga banda i con-tributi tecnici alle due ses-sioni dedicate a questatematica sono venuti prin-

cipalmente da manifatturiere tradizionali(Alcatel, Lucent, Italtel e Nortel), e hanno for-nito indicazioni di consolidamento delle alterna-tive tecniche più note, come HFC, xDSL eFTTx. Sono invece mancate indicazioni su pro-getti estesi di cablatura da parte dei gestori. Lasensazione è che, per problemi di rilevanza degliinvestimenti e di incertezza di mercato, non siabbia un interesse immediato ad uscire dalle fasidi sperimentazione in campo, pur in una situa-zione di disponibilità tecnologica dei sistemi.Per le reti di trasporto a larga banda si sonoavuti pochi contributi, specialmente rispetto alrecente passato, e una assenza pressoché totaledi novità. Fa eccezione l’articolo di ThomasSchreiber (Deutsche Telekom) [9], che hainvece presentato piani di medio termine, rac-cordati ad una visione strategica di ampiorespiro. DT ha ora in campo una rete ATMcommutata, e prevede di introdurre nodi ATMdi nuova generazione a fine anno. Nel Duemilapensa di realizzare la completa interoperabilitàcon l’ISDN a banda stretta. Per il futuro DTconsidera la possibilità di mirare ad un’architet-tura in cui la flessibilità sarebbe fornita esclusi-

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Da sinistra, ilprofessorRaymond Steele,AmministratoreDelegato dellaMultiple AccessCommunications,e il Dr. PekkaTarjanne,SegretarioGenerale dell’ITU,nel corso dellatavola rotondadella sessione diapertura.


vamente dal livello ATM, evitando la presenzadi permutatori SDH. Quest’ultima posizione,alquanto insolita, potrebbe avere un peso assairilevante sulle strategie di investimento riguar-danti la futura architettura di rete di DT.

3.5 Architettura e impiego basati su ATM

Le memorie dell’ISS’97 relative alle tecnichee tecnologie di commutazione sono state ingrande maggioranza dedicate ad architetturebasate su ATM; non sono però emerse propo-ste innovative di particolare peso, e ciò puòessere considerato come indice di una stabiliz-zazione della commutazione ATM a livelloindustriale. Anche per l’ISS’97 (come già perl’edizione 1995) ha comunque pesato inmaniera notevole, come è già stato sottoli-neato, l’assenza dei costruttori normalmenteoperanti nel mercato delle reti locali e geogra-fiche di tipo privato: tale assenza non ha per-messo di confrontare direttamente le loro posi-zioni con quelle dei costruttori tradizionali diapparati per reti pubbliche.In relazione al trasporto del traffico dati con ilprotocollo IP è stata rilevata una uniformità divedute sulla realizzazione di reti geografichebasate sul supporto di IP su ATM (un’ottimarassegna delle soluzioni possibili è stata presen-tata da EugenioGuarene di CSELT[10]). Se a ciò siaggiunge che nelcampo della mobilità letendenze evolutiveprevedono l’integra-zione con la largabanda nell’ambito deisistemi di terza genera-zione (vedi ad esempioil contributo di HiroshiNakamura della NTT[11]), si può trarre laconclusione che, nel mondo delle reti pubbli-che, rappresentato all’ISS, l’ATM sia diventatoil comune denominatore nella tecnologia dellereti. Una indicazione immediata del ruolodominante di questa tecnologia può essere datadal fatto che più di un terzo dei contributi pre-sentati all’ISS’97 hanno la parola ATM neltitolo e probabilmente almeno i tre quarti diessi ne parlano.Per quel che riguarda l’architettura dei nodi dicommutazione non sono stati presentati contri-buti dedicati alla descrizione specifica disistemi commerciali; l’attenzione si è invece

focalizzata sugli aspetti tecnici di progetto. Inparticolare sono stati numerosi gli interventidedicati alla gestione delle varie categorie diservizio previste in una rete ATM. Devonoessere ricordate al riguardo l’articolo di UweBriem (Siemens) [12], sui meccanismi di acco-damento separati per circuito virtuale, e quellopresentato da Luigi Verri (Italtel) [13] sull’in-troduzione della classe di servizio ABR(Available Bit Rate). Occorre ancora sottoli-neare che sono mancati i contributi tecnicisull’ATM da parte proprio di quelle aziendeche di fatto dominano il mercato (anche inambito nazionale).

3.6 La mobilità

Nell’ambito delle tecnologie per la mobilitàl’attenzione principale si è concentrata sui ser-vizi e sulla loro portabilità, sia fra reti radiomo-bili diverse nel caso di roaming, sia fra retefissa e rete radiomobile. È stato enfatizzato inparticolare il problema della convergenza fral’evoluzione dell’intelligenza nelle reti mobilie la Rete Intelligente fissa. Sull’integrazione delle reti mobili con quelle alarga banda si è notata una certa cautela e lanecessità di operare con gradualità nell’evolu-zione delle reti radiomobili esistenti. Un

esempio di strategia alriguardo è il contributodi Hiroshi Nakamura(NTT DoCoMo) [11]molto apprezzato etecnicamente interes-sante; lo scenario evo-lutivo in esso previsto,con ben quattro passievolutivi, sembraessere tuttavia un po’astratto.Per quel che riguardale tecnologie wireless e

la comunicazione personale la quantità dei con-tributi è stata assai modesta. Fra questi spiccaper qualità l’articolo presentato da PierpaoloMarchese [14] riguardante la sperimentazioneitaliana sul DECT. Ha stupito, come peraltrogià accaduto a Berlino, l’assenza di articoli sulsistema giapponese PHS, anche in considera-zione del successo commerciale di questa tec-nologia e della sua adozione da parte di unnumero crescente di Paesi oltre al Giappone.Per quanto riguarda la personalizzazione deiservizi, occorre sottolineare l’interesse per larealizzazione di soluzioni che permettano la

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Una fase delcongresso.


portabilità del numero, e in prospettiva di for-nire numeri personali di validità universalecombinando la mobilità del terminale conquella personale.

3.7 Evoluzione e distribuzione dell’intelligenza:bitways e middleware?

La distribuzione dell’intelligenza è un temacertamente di interesse in quanto riguarda laripartizione delle funzioni a più elevato valoreaggiunto fra gli elementi (di rete, di utente,del fornitore di servizio) costituenti la catenacomplessiva necessaria alla soddisfazione delleesigenze degli utenti. Essa può costituire dauna parte elemento distintivo in un contestocompetitivo sia per la possibilità di offerta diservizi avanzati sia per la riduzione dei costidei processi di produzione dei servizi stessi;d’altra parte essa può essere un fattore abili-tante di processi di liberalizzazione (ad esem-pio: portabilità dei numeri, interconnessione).Nelle reti di telecomunicazioni, l’intelligenzaè stata tradizionalmente concentrata nella rete(in particolare nelle centrali e nei sistemi digestione) a supporto di terminali senza intelli-genza. Nei nuovi paradigmi associati adInternet e alla tecnologia dell’informazione siconfigurano invece sistemi terminali moltointelligenti basati su computer che interagi-scono e cooperano con sistemi di rete per for-nire i servizi all’utente.Se si considerasse l’ISS ‘97 come unica sor-gente di informazioni circa il futuro del mondodelle telecomunicazioni, il ridotto ruolo riser-vato al middleware di rete ed alle applicazionisembrerebbe indicare un orientamento verso ilruolo di semplice fornitore di “bitways” (purotrasporto) per le future autostrade informati-che, il che corrisponderebbe alla scelta di rima-nere in un mercato caratterizzato da elevatacompetizione a limitato valore aggiunto. Taleatteggiamento può essere comprensibile se siconsiderano le applicazioni, ma non è chiara-mente coerente con la possibilità concreta peri gestori di giocare un ruolo come fornitori nonsolo di servizi avanzati come la mobilità ed itradizionali servizi di rete intelligente, maanche di middleware (elaborazione distribuita,sicurezza, servizi di directory, service trading ecosì via). In questo ambito si presenterà sicura-mente una competizione con il mondo IT cheprevede di fornire le stesse funzioni fuori dellarete (Gary Herman, di HP, nella sessione adinvito sulla distribuzione dell’intelligenza hadefinito funzioni come la sicurezza “natural-

mente al di fuori della rete”). Questa competi-zione riguarda un mercato il cui valore è desti-nato a crescere nel tempo, a differenza diquello del puro trasporto dell’informazione.

3.8 Il mondo del software e le relazioni conl’Information Technology

Di grande interesse è stata la sessione conclu-siva, in cui tre partecipanti provenienti dalmondo della Information Technology hannoofferto dibattendo la possibilità di un con-fronto di strategie e interessi. I partecipanti inquestione erano Michael Cowpland (Corel),che ha dato un preciso quadro dei più recenticriteri di distribuzione degli applicativi basatasul concetto di Network Computer e sull’uti-lizzo intensivo della banda disponibile sulleIntranets, Neil Knox (Sun) che ha centrato lapropria presentazione sulla importanza e laflessibilità di JAVA, visto come paradigma uni-versale di programmazione per qualsiasioggetto interconnettibile alla rete, e CameronMyhrvold (Microsoft) la cui presentazione èstata forse la più interessante: per Microsoft letelecomunicazioni rappresentano un settore diprimario interesse sopratutto per la possibilitàche hanno di aggiungere valore al personalcomputer. L’azienda è coinvolta in diverseprove in campo basate su ADSL e CableModem, e nella sperimentazione di servizi direte a elevato contenuto gestionale (con BT,MCI, Compuserve ed altri). L’obiettivo finaleche questa azienda si pone è quello di assu-mere un ruolo da protagonista nel software ditelecomunicazioni, e in particolare nelle areedei servizi Internet, dei servizi a valoreaggiunto, degli OSS, della segnalazione e con-trollo, delle comunicazioni a larga banda. Parteintegrante di questa strategia è la proposta diWindows NT come sistema operativo di baseper i server di rete. Un aspetto sorprendente èla velocità di azione e di reazione di Microsoft:l’azienda ad esempio poco più di un anno faera fuori dalle tematiche dei “sistemi clientleggeri” ma si è inserita rapidamente con l’ac-quisizione di WebTV, ed ora è già presente sulmercato con un prodotto caratterizzato comeNetwork PC, (200 mila unità vendute e gestitein maniera centralizzata), e ha un sistema ope-rativo per elettronica di consumo (WindowsCE, Consumer Electronics).Per quanto riguarda le strutture di controllo dellereti, sono stati presentati alcuni contributi suarchitetture software di rete basate sui principiTINA (Telecommunication Information Networking

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Architecture), che prevedono la separazione fra lostrato di trasporto della rete (commutazione etrasmissione) e quello di controllo dei servizi e digestione; questi principi continuano infatti adessere presi come riferimento per l’evoluzionedella intelligenza di rete. In relazione alle temati-che relative alla gestione delle reti, permane lamancanza di analisi dei problemi diinterlavoro dei sistemi di gestione nel-l’ambito di reti aperte; si è iniziatocomunque a confrontare l’approccio ditipo TMN (TelecommunicationManagement Network), tipico delmondo Telecom, con quello di tipoSNMP (Simple Network ManagementProtocol) prevalente nei prodotti diderivazione informatica e nelle reti ditipo “corporate”.

3.9 Le tecnologie di base

Gli aspetti di ricerca tecnologica,sono stati trattati solo marginal-mente in questa edizione dell’ISS,confermando una tendenza emersa già nelleultime edizioni. Sono stati presentati in effettiun numero abbastanza alto di articoli relativialle tecnologie ottiche; ma su nove articolidedicati a tale argomento ben cinque sonostate di provenienza NTT; non si può rilevarequindi un interesse diffuso per l’argomento,tanto più che NTT sembra muoversi in unoscenario di riferimento in cui non è ancoraavvenuto il riorientamento delle attività versoil breve termine, che hanno dovuto attuarealtri gestori. Le prospettive più concrete pre-vedono l’impiego della tecnologia ottica per leinterconnessioni fra moduli di grandi nodi dicommutazione ATM: sono state presentate siasoluzioni ottiche in spazio libero, sia con l’im-piego di tecniche WDM (Wavelength DivisionMultiplexing). Una buona discussione dellostato dell’arte e delle prospettive di impiegodell’ottica nella commutazione è stata fornitada Luigi Licciardi (CSELT) [15].

4. Il contributo italiano

Da parte italiana sono state presentate quattor-dici memorie di cui otto nelle sessioni di tipopresentazione e sei nelle sessioni interattivementre rappresentanti dello CSELT e di Italtelsono stati coautori di altre quattro memoriepresentate da autori stranieri. Gli autori di rife-rimento italiani sono stati prevalentemente di

CSELT e Italtel con presenze anche diTelecom Italia, Alcatel e Politecnico di Torino.Il numero di memorie italiane è stato sensibil-mente superiore alla media delle passate edi-zioni (dieci memorie accettate nel ’95 e novenel ’92); questo risultato può essere stato favo-rito da una minore partecipazione di alcuni

Enti tradizionali (ad esempioBellcore e CNET), ma dimostrasenz’altro la buona qualità dei contri-buti italiani confermata anche dal-l’attenzione suscitata dalle stesse nelcorso delle relative presentazioni.In particolare, nell’ambito della ses-sione “Convergenza di IP e ATM”,ha destato molto interesse la memo-ria CSELT, relativa alle possibilità diintegrazione fra IP e ATM, unodegli argomenti più “caldi” dibattutinel corso dell’ISS’97. Questa memo-ria [10] è stata scelta come una delleotto memorie “Best of ISS”, chesaranno pubblicate in una edizionespeciale della rivista IEEE

Communications (prevista per gennaio 1998).Oltre agli articoli già citati, vi sono vari altricontributi che meritano di essere menzionati.In particolare:• nell’ambito della sessione “Servizi per

utenza affari” la memoria CSELT-TelecomItalia, relativa alle soluzioni di networkingper clienti affari basate sulla rete commer-ciale ATM [16];

• nell’ambito della sessione “La mobilità e larete intelligente”, la memoria CSELT-Telecom Italia-Italtel relativa alle speri-mentazioni di servizi di mobilità locale e dicomunicazione personale [14];

• nella sessione “Reti e Servizi” la memoriaCSELT-Telecom Italia relativa a nuovearchitetture di Rete Intelligente orientateal “mastering” dei servizi [17].

Le altre memorie presentate da CSELT hannoriguardato sia argomenti di ricerca di tipo avan-zato, sia aspetti di tipo più operativo; essehanno trattato la commutazione ottica [15], isistemi di segnalazione per la gestione dina-mica della banda ATM su SDH [18], i metodie strumenti per la verifica di sistemi di com-mutazione e di reti ATM [19].Hanno anche suscitato l’interesse degli spe-cialisti del settore le memorie presentate daAlcatel Telecom [20] sul tema della gestionedella banda in reti ATM su trasporto SDH,quella presentata dal Politecnico di Torino incollaborazione con CSELT [21] sulle opzioni

Conferenze

Stefano Pileri diTelecom Italiapresiede lasessione sulle“architetture direte a largabanda”.


architetturali di reti telefoniche a commuta-zione di pacchetto, e quelle dell’Italtel suaspetti realizzativi di strutture di commuta-zione ATM [13], sulle strutture di accesso ditipo APON (ATM Passive Optical Network) [25],sul supporto della mobilità con accessiDECT [22], e sul supporto di servizi e appli-cazioni di tipo multimediale [23] e [24]; que-st’ultima memoria conteneva i risultati delprogetto europeo AMUSE condotto in colla-borazione con altri partner europei fra cuiTelecom Italia.Il contributo italiano è stato importante anchea livello di presidenza delle sessioni; in parti-colare Cesare Mossotto (CSELT) ha presie-duto la sessione sulla distribuzione dell’intelli-genza, Stefano Pileri (Telecom Italia) ha pre-sieduto la sessione sulle architetture di rete alarga banda e Giovanni Colombo (CSELT) hapresieduto la sessione sulla terza generazionedelle reti mobili.

5. Conclusioni

L’ISS’97 (ora World Communication Congress) hafatto, rispetto alle edizioni precedenti dellaconferenza, progressi notevoli nel tentativo dimigliorare l’aderenza al contesto attuale delletelecomunicazioni, ampliando il campo di inte-resse per includere, oltre alla commutazione,alle reti e ai servizi tradizionali di telecomuni-cazioni, anche molteplici aspetti contigui digrande attualità e rilevanza, come ad esempioInternet, le autostrade dell’informazione, laconvergenza delle telecomunicazioni conl’informatica, l’elettronica di consumo e latelevisione. Questo ha consentito, tra l’altro, diavere una buona visione delle principali alter-native, contrapposizioni e convergenze chepervadono il contesto attuale, come ad esem-pio Internet verso le reti tradizionali di teleco-municazioni, reti a connessione verso retisenza connessione, ATM verso IP, commuta-zione ATM verso commutazione TDM, eancora convergenza fra IP e ATM, conver-genza fisso-mobile e così via.Il congresso ha posto altresì attenzione agliimpatti sulla società e sul processo di globaliz-zazione dei mercati.Diversi interventi hanno prospettato, già a par-tire dai prossimi tre o quattro anni, una preva-lenza del traffico dati, e in particolare del traf-fico IP, su quello telefonico.Nella conferenza è apparso evidente l’effettodella crescente concorrenza in atto nel settore

delle telecomunicazioni, sia per il contributomarginale alla conferenza dato da diversigrandi gestori (ad esempio BT e AT&T) chenel passato sono stati molto più presenti edattivi, sia per la carenza di esposizioni suscelte, piani e strategie. È mancato anche ilcontributo dei gestori di reti alternative e deifornitori di servizio.I rappresentanti delle ditte manifatturiere tra-dizionali delle reti pubbliche di telecomunica-zione (Alcatel, Ericsson, Italtel, Lucent, NEC,Nortel, Siemens) sono stati presenti e hannopresentato numerosi contributi. Tuttavia essihanno concentrato gli interventi prevalente-mente su tematiche tecnico-scientifiche, senzaquindi presentazioni di nuovi prodotti e senzafar intravedere impegni verso significativeinnovazioni tecnologiche.I costruttori emergenti dai settori della tecno-logia dell’informazione, delle reti private e delnetworking (ad esempio Cisco, Newbridge,3COM, Bay Network), hanno continuato,come nel passato, a disertare la conferenza puravendo assunto oggi un ruolo di assolutorilievo anche nelle reti pubbliche di telecomu-nicazioni.

Bibliografia

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[2] Morrison, S.; Pemberton, J.: ConsolidatedATM Networks Versus Overlay Techniques. P-12.3.

[3] Underwood, D.: Using ATM-Based TandemSwitches to Consolidate NarrowbandTrunking. IS-04.4.

[4] Singer, J.; Koehn, I.; Schink, H.:Narrowband Services over ATM Networks:Evaluation of Trunking Methods. IS-04.3.

[5] Holler, J.: Switched Voice Over ATM withFull Value Added Services Support. P-15.1.

[6] Houghton, T. et al.: A Packet TelephonyGateway for Public Network Operators. IS-04.5.

[7] Schoen, H. et al.: Convergence BetweenPublic Switching and the Internet. P-03.1.

[8] Morgan, S.; Delaney, M.: The Internet andthe Local Telephone Network: Conflicts andOpportunities. P-03.2.

[9] Schreiber, T.: ATM at Deutsche Telekom -Rollout and Strategic Aspects. P-12.2.

[10] Guarene, E.; Fasano, P.; Vercellone, V.: IPand ATM Integration Perspectives. P-04.2.

Conferenze

La conferenza ha inteso mostrare lo stato del-l’arte e i nuovi campi di ricerca e di sviluppo

dell’intelligenza in rete, indagando in par-ticolare sulla possibilità di impiegare laRete Intelligente per la fornitura di ser-vizi multimediali e multiutente, tenendoanche in considerazione le mutate esi-genze del mercato e la forte riduzionedel “time to market” richiesto per inuovi servizi.

Essa è stata organizzata dall’IFIP(International Federation for InformationProcessing) e sponsorizzata dall’IEEE, ha vistola presenza di ottantasei partecipanti prove-nienti da oltre quindici Paesi, in rappresen-tanza del mondo accademico e di quello del-l’industria manifatturiera, nonché di alcuni frai maggiori gestori mondiali di servizi di teleco-municazione tra cui France Telecom, NTT,Telecom Italia. Sono stati presentati due tuto-rial e ventotto memorie suddivise in undicisessioni tecniche che sono state anche raccoltein un libro edito dalla Chapman & Hall daltitolo “Intelligent Networks & Intelligence innetworks”.Sono qui di seguito riportate le principali con-clusioni emerse nella conferenza IntelligentNetworks & Intelligence in networks(2IN’97) che è stata tenuta a Parigi dal 2 al 5settembre 1997, presso il Ministero delleTelecomunicazioni.

1. Contenuti della conferenza

La conferenza si è aperta con due tutorial: inessi è stato messo in evidenza come la ReteIntelligente non è più vista come un mezzoper fornire soltanto servizi supplementari ma


[11] Nakamura, H.; Nakajima, A.; Tsuboya,H.: Applying ATM to Mobile InfrastructureNetworks. IS-01.10.

[12] Briem, U. et al.: Traffic Control for an ATMSwitch with Per VC Queuing: Concept andImplementation. IS-03.3.

[13] Verri, L. et al.: ABR Implementation in aATM Public Switching Node. IS-02.7.

[14] Marchese, P.; Chiarenza, C.; Dionisi, S.:An Extended Technical Trial of CordlessCommunication in Public Evironment. P-05.2.

[15] Bostica, B.; Gambini, P.; Licciardi, L.: TheRole of Electronics and Photonics in theArchitectural Evolution of Switching Systems.P-15.3.

[16] Ferrero, F.; Brosco, C.: AdvancedNetworking Solutions for Business Customers.P-06.3.

[17] Minerva, R.; Grossi, L.; Lo Russo, G.;Roccuzzo, M.: A New Paradigm for NetworkIntelligence: From Bundled to Open andProgrammable Systems. I-04.10.

[18] Girardi, G.; Ercole, D.; Fasano, P.;Rouaud, Y.; Huon, Y.; Gerard, R.: DynamicBandwidth Management by Means ofAdvanced Signalling Capabilities. I-01.2.

[19] Cociglio, M.; Cole, R.: Discovering theSecrets of ATM Networks. I-01.7.

[20] Huterer, M.: ATM Over SDH: BandwidthManagement. I-01.3.

[21] Baldi, M.; Bergamasco, D.; Guarene, E.:Architectural Choice for Packet SwitchedTelephone Networks. I-01.17.

[22] Gobbi, R.; Ferrari, G.; Grande, S.: INEvolution to Support Mobility in DECTAccess Networks. P-10.3.

[23] Daniele, A.; Del Bo, M.; Montagna, S.;Rossi, F.: Distributive and InteractiveMultimedia Services: An Integrated Approach.P-13.2.

[24] Gallassi, S.; Costa, L.; Di Biase, V.;Hessenmuller, H.; Lowdell, D.; Tshanz,M.; Woborschil, W.: Results of the AMUSEMultimedia Trial. P-13.4.

[25] Profumo, A.; Casaschi, P.; Costa, M.;D’Ascoli, L.: Interoperability Issues inAPON - Based Broadband Access Networks.P-08.3.

Conferenze

La Rete Intelligente: una viapreferenziale per una rapidaintroduzione di nuovi serviziper le reti a larga banda

Fabrizio Pozzi

2IN’97Intelligent Network &

Intelligence in networks

2in97

Ing. Enzo Garetti - CSELT - Torino; ing. RiccardoMelen - Politecnico - Milano; ing. Romolo Pietroiusti -Telecom Italia DG - Roma


CORBA; diversi contributi della conferenzaerano infatti mirati all’analisi delle prestazionidella piattaforma CORBA quando questa èusata al posto della tradizionale segnalazioneB-ISDN o INAP, sia per il controllo di connes-sioni video e voce, sia per l’accesso alle basedati presenti in rete.La ridefinizione dell’entità funzionale di retesi sta sempre più indirizzando verso modelli“object-oriented”, al fine di avere una maggioreduttilità nella predisposizione di nuovi servizie una efficiente interazione fra funzionalità dicontrollo e di trasporto. Numerosi interventihanno proposto nuovi modelli funzionali ed èstato particolarmente apprezzato il contributodi Ericsson Telecom e di CommunicatorTeleplan che ha mostrato una rappresenta-zione ad oggetti per il controllo della sessioneche utilizzava JAVA e che è capace di gestireservizi multimediali e multiutenti. Questasoluzione permette di non richiedere unnuovo tipo di architettura di ReteIntelligente ma è applicabile a quella oggistandardizzata.Il problema del controllo è stato affrontatomettendo in evidenza come l’architet-tura fortemente centralizzata della ReteIntelligente, nata per fornire servizi avalore aggiunto, potrebbe rivelarsiinadatta a ospitare una piattaforma digestione globale dei nuovi servizi.Per questo motivo una distribu-zione del controllo fra i diversiattori coinvolti nella fornitura di

servizi di RI sembra oggi la soluzione piùidonea per essere realizzata in tempi rapidi, inattesa che le standardizzazioni della B-ISDNconsentano di far migrare alcune funzionalitàdi gestione delle connessioni di rete dal livello“intelligente” a quello di trasporto. Su questotema, è stato particolarmente interessante ilcontributo dell’università di Helsinki relativoal progetto Calypso, che ha come obiettivo losviluppo di un’architettura per la gestione delservizio su reti a larga banda basate su ATM.Nella soluzione proposta, il controllo è distri-buito fra terminazioni (workstation) dei clienti,server e nodi di rete e l’interazione, invece diessere realizzata tramite il protocollo INAP oB-ISDN, avviene tramite il protocollo TCP/IP.Alle problematiche del controllo dei servizi inrete sono interessati anche i gestori che cercanodi trovare soluzioni che consentano di aprire leloro piattaforme di Rete Intelligente alla defini-zione personalizzata dei servizi e, nello stessotempo, definiscono architetture di rete che per-

Conferenze

come una piattaforma alla quale affidare ladefinizione e il controllo dei nuovi servizi mul-timediali. Le sessioni tecniche sono iniziate con unintervento introduttivo di Patrice Collet dellaDivisione Rete di France Telecom, che, par-tendo da un’analisi della situazione sui mercatiche si verrà presumibilmente a creare con laliberalizzazione del primo gennaio 1998, haposto in luce gli aspetti basilari per il manteni-mento della leadership del mercato:• soddisfare le esigenze di qualità e di

disponibilità del servizio,richieste dal cliente;

• allargamento e diversificazionedella gamma dei servizi offerti.

Il raggiungimento di questi obiet-tivi può essere perseguito rendendola rete flessibile e integrando le retiin modo da ottenere un’unica infra-struttura capace di fornire tutti i ser-vizi richiesti.All’obiettivo di integrazione va affian-cata la scelta, non semplice, dellamigliore tecnica di trasferimento. Lemodalità più plausibili sono l’ATM e l’IPo una convivenza di entrambi i sistemi.Il problema più urgente da affrontare erisolvere riguarda comunque il potenzia-mento delle funzionalità di controllo; e la solu-zione che oggi sembra più vicina è quella direndere la rete di trasporto trasparente ai variservizi, demandando la gestione globale diquesti ultimi a piattaforme software specifi-che. Si avrà, così, la presenza di più intelli-genze nella stessa rete. In questa otticasaranno determinanti gli sviluppi dell’architet-tura TINA e il completamento della standar-dizzazione della Rete Intelligente (CS 2 – CS3) che presumibilmente avverrà entro la finedi questo decennio.Dai diversi contributi presentati nel corsodelle sessioni tecniche della conferenza èemerso come le ricerche sulla ReteIntelligente investano tutti i campi dell’infor-mation technology, poiché se l’impiego diffusodell’elaborazione in rete da un lato aumenta laflessibilità e l’adattabilità della Rete alle speci-fiche esigenze del cliente, dall’altro esso ponepesanti problemi di gestione dei processi conimpatto sull’evoluzione dei protocolli e deimodelli delle entità funzionali di rete. Nel campo della definizione di nuovi protocolli,che facilitino l’interazione con le funzionalitàdi Rete Intelligente, gran parte della ricerca siva sempre più orientando verso l’architettura

Parigi. Palais deChaillot.


mettano ad essi di presentarsi all’appuntamentodella liberalizzazione dei mercati con la possibi-lità di offrire a nuovi “carriers” una struttura direte aperta. La soluzione proposta dalla NTT inquesto quadro consiste nel permettere ai forni-tori di servizi di intervenire sugli SSP dellaNTT e, attraverso un menu funzionale, di met-tere a disposizione servizi avanzati di telecomu-nicazione controllati dal proprio SCP. Saranno insostanza realizzate interfacce INAP aperte fra lediverse reti e questi sviluppi permetteranno ai“carriers” minori di fornire servizi di RI senzache essi debbano dotarsi dell’infrastruttura direte necessaria per il trasporto di questi ultimi.La soluzione consente alla NTT di risponderealla nuova regolamentazione prescritta dalGoverno giapponese, che ha imposto per ilprossimo anno la totale interconnessione dellereti di tutti i “carriers” nipponici; ma, allostesso tempo, questa scelta permette ad essa dimantenere una posizione di predominio stra-tegico del mercato.La partecipazione italiana si è concretizzatain due interventi: uno nell’area dellenuove applicazioni, l’altro in quella didefinizione delle specifiche.Il primo intervento ha riguardato il pro-getto Telecom-Università ed ha avutocome autori, oltre allo scrivente, MarcoListanti (docente di Sistemi diCommutazione presso la Facoltà diIngegneria dell’Università “LaSapienza” di Roma) e FrancescaCuomo (ricercatore presso la stessaFacoltà di Ingegneria). Questo contri-buto prendeva in considerazione il servizio diVideoconferenza a Larga Banda e mostravacome il supporto della Rete Intelligente puòessere impiegato per aggiungere valore allefunzionalità di trasporto e di commutazionedella B-ISDN, e permette lo sviluppo rapido eflessibile di servizi di rete che richiedono fun-zionalità di controllo non previste dalle stan-dardizzazioni finora realizzate per la B-ISDN;esse infatti, allo stato attuale, consentono digestire solo chiamate con una sola connes-sione, punto-punto bidirezionali o punto-mul-tipunto unidirezionali. Per assegnare questonuovo ruolo alla Rete Intelligente sono statisviluppati nuovi modelli da inserire nell’archi-tettura funzionale finora standardizzata dellaRete Intelligente, capaci di rendere piùpotente e flessibile l’interazione fra il piano dicontrollo, in essa residente, e il piano di tra-sporto costituito dalla B-ISDN. Sono state pre-sentate, inoltre, diverse soluzioni per questa

interazione, che prevedono un approccio cen-tralizzato o distribuito per il controllo del servi-zio, e un’analisi delle prestazioni per le solu-zioni proposte che prendeva in considerazioneaspetti di utilizzo delle risorse per il trasferi-mento dell’informazione d’utente e di caricoelaborativo sui nodi della rete. (Questi temisono anche sviluppati nell’ambito del progettoeuropeo ACTS INSIGNIA che vede la parte-cipazione di Telecom Italia, CSELT e Italtel).L’altro intervento italiano, realizzato da StefanoSalsano (ricercatore presso la Facoltà diIngegneria dell’Università “La Sapienza” di

Roma) e ancora da Marco Listanti, approfon-diva la modellizzazione della

gestione della chiamata punto-multipunto realizzata tramite

funzionalità di Rete Intelligente.

2. Conclusioni

La conferenza è stata un’occasioneper confrontare da diversi punti di

vista lo stato dell’arte e le nuovesfide, nonché le aspettative, che

riguardano la Rete Intelligente.L’esigenza dei gestori di rete è quella di

disporre di mezzi che consentano diridurre notevolmente il tempo necessario

per l’introduzione di nuovi servizi, soprat-tutto in un clima di completa concorrenza

nel quale essere tempestivi nel risponderealla domanda dei clienti è un’arma vincente

per imporsi sul mercato.La ricerca e l’industria manifatturiera cer-

cano di rispondere a questa esigenza sfrut-tando da un lato al meglio la struttura attualedi Rete Intelligente e dall’altro cercando diaccelerare il processo di standardizzazione dinuove architetture (TINA, CORBA). Nonostante i numerosi problemi ancoraaperti, riguardanti soprattutto la complessitàdel controllo delle nuove reti a larga banda, isensibili investimenti effettuati in questocampo sono incoraggiati dalla disponibilità disoluzioni di Rete Intelligente che sembrano almomento molto promettenti poiché risultanoapplicabili a reti che impiegano protocolli ete-rogenei, ne favoriscono l’integrazione e pon-gono le basi per permettere la realizzazione diun’unica piattaforma per i servizi ad alto con-tenuto tecnologico.

Conferenze

Ing. Fabrizio Pozzi - Telecom Italia DG - Roma

L’nvito allaconferenza.


tivo quale quello in cui si collocano i servizidi tipo RI. Le procedure consentono di valu-tare l’impatto di un nuovo servizio sulle pre-stazioni della rete esistente e quindi di sce-gliere la soluzione a minimo costo: sette degliundici operatori partecipanti al convegnohanno infatti dichiarato di utilizzare stru-menti automatici di progettazione basati sualgoritmi di ottimizzazione.Le chiamate di massa risultano un fenomenodiffuso su tutte le reti europee e dovunquecreano disservizio; il controllo della conge-stione causata da queste chiamate è in genereattuato con interventi di tipo manuale (daoperatore) applicati a livello di nodo termi-nale. I meccanismi di filtro utilizzati perridurre l’intensità di traffico sono il CallGapping2 o il Leaky Bucket3. La maggiorparte dei gestori pubblici ha istituzionaliz-zato, ritenendola efficace, una coopera-zione con i mass media (TV e radio) chescatenano tali fenomeni.Quanto ai tradizionali problemi connessicon la pianificazione di una rete RI eriguardanti la collocazione delle variefunzionalità e la capacità delle risorse,sono emerse nuove esigenze derivantidalle caratteristiche dei nuovi serviziche si intende offrire e dalla neces-sità di inter-lavoro tra reti. In parti-colare, sono stati messi in luce iseguenti problemi : “Quali sono i

parametri di qualità del servizio e qualivalori si debbono assegnare per i diversi ser-vizi?”, “Come si può realizzare in modo effi-cace la tariffazione?”, “Quali standard dei

IN UNO SCENARIO CARATTERIZZATO DALLA

COMPETIZIONE GLOBALE SI SENTE COMUNQUE

LA NECESSITÀ DI MANTENERE VIVO IL COLLO-QUIO TRA ESPERTI DELLO STESSO SETTORE

APPARTENENTI A GESTORI DIVERSI. ÈIN QUESTA OTTICA CHE SI INQUADRA

LO EUROPEAN NETWORK PLANNING

WORKSHOP (ENPW). IL CONVEGNO,NATO CON L’OBIETTIVO DI CREARE UN

AMBIENTE INFORMALE DI DISCUSSIONE E

DI CONFRONTO SUI TEMI DELLA PIANIFI-CAZIONE DELLE RETI È GIUNTO ALLA TRE-DICESIMA EDIZIONE, E COSTITUISCE ORMAI

UN APPUNTAMENTO CONSOLIDATO NEL

QUALE METTERE A FATTOR COMUNE LE

ESPERIENZE DI DIVERSI GESTORI PUBBLICI.L’incontro presenta la doppia particolarità diessere ospitato sempre da France Telecomnella medesima località (Les Arcs) e di esserea numero chiuso (quarantadue partecipantiprovenienti da undici nazioni). Quest’anno ladelegazione italiana era composta da otto per-sone (tre di Telecom Italia, quattro diCSELT, ed uno della Fondazione UgoBordoni). L’edizione di quest’anno si è tenutadal 9 al 15 Marzo 1997.Come d’usanza, in ogni edizione del conve-gno sono trattati solo due temi che, per il1997, sono stati: “Planning IntelligentNetworks and Signalling Networks” e“Planning Access Networks for MultimediaServices”, per i quali sono state presentaterispettivamente dodici e sei memorie. Oltreall’esposizione delle memorie, la struttura delconvegno prevede la partecipazione a tavolerotonde focalizzate su un paio di argomentinell’ambito di ogni tema.Nella discussione del primo tema è emersa lanecessità di disporre di procedure e algoritmiper il dimensionamento e la valutazione delleprestazioni delle reti (rete di segnalazione erete POTS con servizi di RI1 e servizimobili), soprattutto in un contesto competi-

Conferenze

European Network PlanningWorkshop ‘97

Milena Buttò, Maurizio Naldi

Cooperare percompetere

(1) RI sta per Rete Intelligente ed indica tutta una categoriadi servizi che richiedono, oltre al normale servizio dicomunicazione, funzionalità aggiuntive svolte da nodi intel-ligenti.

(2) Il meccanismo di Call Gapping associa ad ogni chia-mata accettata un timer (intervallo di gap) : tutte le chia-mate che si presentano prima dello scadere del timer sonorifiutate ed è accettata solo la prima che si presenta dopotale intervallo. Esso rappresenta la massima frequenzaofferta alla rete.

(3) Nel Leaky Bucket è presente un contatore, che viene incre-mentato ogni volta che arriva una chiamata e viene decre-mentato con frequenza costante; quando il contatore raggiun-ge un valore limite (ovvero le chiamate arrivano più veloce-mente della frequenza attesa) le chiamate vengono scartate.


protocolli è necessario richiedere in presenzadi ambienti multi-vendor?”, “Come è possi-bile integrare e gestire la mobilità?”. Nel con-vegno è emersa la tendenza a considerare l’interarete di telecomunicazione di base come una reteintelligente e a non considerare più quest’ultimacome un’infrastruttura che si sovrappone alla reteesistente.Circa le funzionalità dei nodi intelligenti,alcuni gestori guardano con attenzione asistemi SCP4 basati su piattaforme costituiteda elaboratori piuttosto che su architetture dicommutazione, in quanto risultano semplifi-cati i problemi di inter-connessione. Soluzioniin questo senso sono allo studio in Bellcore.Inoltre è opinione comune che le funzionalitàlegate alla logica del servizio (SCF) e quellepiù propriamente di dati (SDF)5 debbano infuturo risiedere su risorse elaborative distinteper rendere disponibile a diversi utilizzatorilo stesso insieme di dati. Nella maggioranzadei casi oggi le due funzioni sono integratesulla stessa risorsa.Le strutture delle reti adottate dai diversigestori per il trasporto dei messaggi di segna-lazione relativi alle applicazioni TUP (ISUP)e TCAP6 sono tutte diverse, risentendo cia-scuna sia della particolare struttura della retePOTS sia dei vincoli funzionali degliimpianti. Tuttavia appare come tendenza evo-lutiva comune alla maggior parte di gestori l’a-dozione di una rete di segnalazione unica per idue tipi di segnalazione, sostenuta da motiva-zioni di costo e dal superamento dei problemidi controllo e di gestione che oggi ancora siintravedono. Nel caso di integrazione dei due tipi disegnalazione, la rete risulta essere costituita

da STP remoti per la maggior parte deigestori, oppure da STP integrati nelle centralidi transito per alcuni. Quasi tutti i gestorihanno collocato la funzione GTT7 in questinodi ; i pochi gestori che non utilizzano que-sta funzione non forniscono il servizio dirichiamata su occupato (CCBS) oppure hannoSCP dedicati per servizio (ad esempio i tede-schi) oppure hanno l’accesso alla RI a livellodi nodi di transito (ad esempio i francesi) enon hanno per ora la necessità di disporre diquesta funzionalità dato il numero ridotto dipunti di accesso. In tutti i casi si assiste ad unpassaggio da uno scenario di carico relativa-mente contenuto ad uno in cui il volume ditraffico di tipo RI cresce rapidamente impo-nendo la definizione di nuove strutture.Molta enfasi è stata data, infine, alla determi-nazione degli elementi di costo in base aiquali confrontare le diverse soluzioni sistemi-stiche e di rete. Si è ritrovato un accordo una-nime nel considerare tra gli elementi di costoanche quelli derivanti dalle procedure digestione della rete. Nei contributi i costiannuali di gestione sono stati valutati comeentità proporzionali (8-10 per cento) a quellidi investimento degli apparati. ritenendo tut-tavia che debbano essere ricercati modelli dicosto più corretti.Il tema della pianificazione delle reti diaccesso ha visto una partecipazione netta-mente minore rispetto a quello della rete disegnalazione: il numero di contributi presen-tati è stato infatti esattamente la metà (seicontro dodici). Si è tuttavia avuta l’impres-sione che ciò fosse dovuto non alla mancanzadi interesse, ma piuttosto all’estrema delica-tezza del tema, data la rilevanza e l’impor-tanza strategica degli investimenti in gioco.La maggior parte degli interventi (quattromemorie su sei) è stata dedicata alla presenta-zione ed alla analisi di metodologie per lavalutazione economica delle scelte tecnologi-che ed architetturali per la rete di accesso. Sideve in proposito rilevare che la discussione èstata molto aperta sulle metodologie impie-gate ma non altrettanto sull’indicazione delleeffettive scelte operate dal gestore.E’ emerso comunque che tutti i gestoristanno mettendo a punto e stanno utilizzandostrumenti di analisi abbastanza complessi, ilcui obiettivo finale è quello di stimare il ren-dimento economico delle diverse scelte infra-strutturali in modo da poter orientare così ilprocesso decisionale.Una descrizione abbastanza completa, e con-

Conferenze

(4) SCP sta per Service Control Point e rappresenta il nodointelligente su cui risiede la logica del servizio RI.

(5) SCF e SDF stanno per Service Control Function eService Data Function.

(6) TCAP sta per Transaction Capability Application Part erappresenta le funzionalità aggiuntive del protocollo disegnalazione #7 non associate alla chiamata.

(7) GTT sta per Global Title Translation e rappresenta lafunzione del nodo di segnalazione che traduce un indirizzologico di un messaggio di segnalazione (basato ad esempiosul numero di utente) in un indirizzo fisico di nodo.


divisa da tutti i presenti, di questi strumenti èstata fornita dalla delegazione norvegese(Telenor).E’ stato chiaramente indicato che il punto dipartenza (e maggiormente critico) di ognistrumento di valutazione è costituito dallacostruzione di uno scenario di servizi e dallerelative previsioni di utenza e di traffico.Tutti i partecipanti (di estrazione tecnica)hanno lamentato l’assenza di indicazioni alriguardo da parte dei responsabili del marke-ting o della pianificazione strategica dellerispettive società. Un riferimento comune èinvece fornito da un programma di ricerchesvolto sotto l’egida della UE e denominatoRACE/TITAN (ancora in corso con la deno-minazione ACTS/OPTIMUM), il cui obiet-tivo era proprio quello di stimare la domandadi servizi (con un orizzonte temporale appros-simativo di dieci anni) e di mettere a puntouna metodologia di valutazione.Queste informazioni di carattere generale -non riferite quindi a una particolare areageografica - sono poi combinate con infor-mazioni di carattere demografico ed econo-mico relative alla particolare area geograficadi interesse per stimare i costi derivantidalla introduzione della nuova architetturadi rete.L’altro parametro di rilievo riguarda la stimadegli introiti , ottenuta sulla base delladomanda di traffico e delle tariffe previste(per le quali è in genere assunta una evolu-zione, funzione della diffusione del servizio).Il risultato finale è una stima del ritorno sul-l’investimento e quindi del periodo di pay-back necessario affinché l’investimentodiventi redditizio: il risultato dell’analisi ècomunque di tipo probabilistico. Data la nonmodesta incertezza sulla maggior parte dellegrandezze considerate, queste vengono carat-terizzate mediante una distribuzione di pro-babilità, in modo da valutare l’effetto dellaincertezza sul risultato finale. Questo tipo dianalisi (denominata risk analysis) è stata inparticolare messa in luce nell’intervento delgestore olandese (KPN).Un’altra caratteristica importante della meto-dologia presentata è la presenza di un anellodi reazione che, sulla base del rendimentoeconomico ottenuto, modifica l’architettura direte (numero, dimensioni e locazione dellereti di distribuzione secondarie) mediante unalgoritmo di ottimizzazione del rendimentostesso. Benché non sia possibile utilizzare diretta-

mente le (poche) valutazioni comparative for-nite sulle diverse scelte tecnologiche, sonocomunque emerse due conclusioni abba-stanza generali.Anzitutto l’evoluzione della rete in doppino deglioperatori telefonici mediante tecniche ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line) - o VDSL(Very high rate Digital Subscriber Lines) e si èparticolarmente ottimisti sullo sviluppo delmercato a larga banda - è considerata più econo-mica e sicuramente preferibile rispetto all’intro-duzione del cavo coassiale sulla tratta cabinet-utente (soluzione HFC (Hybrid Fiber-Coax)).L’impiego di una soluzione HFC è sostan-zialmente vista come propria degli operatoridi CATV ma non di quelli telefonici.In secondo luogo è stato messo in evidenzache non esiste una soluzione che risulti ottima pertutti i casi. Nessun gestore ritiene convenienteadottare un’unica soluzione per tutto il territorionazionale e quindi la ricerca della soluzionepiù idonea va condotta specificamente perogni tipologia di area (città grande, media,piccola, area rurale), considerando in casiparticolari anche tecnologie radio come laMMDS (Multichannel Multipoint DistributionService) che possono soddisfare esigenze chesi presentano in un mercato di nicchia.La rappresentanza italiana ha presentato trememorie: Milena Buttò, M. Negro, R.Verduci (Telecom Ital ia /CSELT):“Signalling network planning in TelecomItalia”; Guglielmo Aureli, S. Balzaretti, W.F.Ibba, M. Ravera (Telecom Italia/CSELT):“Developing mult imedia broadbandnetworks: an integrated approach to theaccess network planning”; Maurizio Naldi(Telecom Italia): “Traffic characteristics ofmultimedia services and their impact onaccess network dimensioning”.La prossima edizione del convegno che siterrà nel marzo 1998, tratterà i seguenti temi:”Planning for New Information andBroadband Networks” e “ Planning NetworkInterconnection”.

Conferenze

Ingg. Milena Buttò, Maurizio Naldi - Telecom Italia DG- Roma

Ministero, rappresentanti deigestori che già oggi operanonella rete pubblica, altreorganizzazioni che intendonorichiedere licenza di servizio,rappresentanti di organismi diricerca.Alla Commissione è statoassegnato il mandato diformulare una serie di propostescandite da precise scadenzetemporali; essa ha già redattoalcuni provvedimenti normativie dovrà in futuro approntareproposte per ulterioriregolamentazioni al riguardo.Gli studi della Commissionehanno richiesto notevoli sforzitesi da un canto ad accelerarne itempi di lavoro e, dall’altro, adindividuare soluzioni capaci dicontenere i costi e,naturalmente, di ridurre i disagiper gli utenti.La necessità di ottenerecapacità di numerazioneaggiuntiva senza che questoaumento di capacità causivariazioni di rilievo rispetto alPiano di Numerazione oggiimpiegato e, d’altra parte,l’esigenza di recuperarecapacità di numerazione nellungo periodo, non solo per iservizi geografici1, ma ancheper quelli mobili e per quelli dinuova o di futura introduzione -quali, ad esempio, i servizisatellitari e quelli multimediali- hanno fatto individuare allaCommissione soluzioni daattuare in due fasi: la primarelativa al recupero di capacitàdi numerazione, ottenuto conl’introduzione di un metodo di

del 19 settembre 1997), dannoindicazioni sull’approccio daseguire nella definizione deinuovi piani di numerazione. Leprincipali linee guida cheemergono dalla normativacomunitaria e che un recenteLibro Verde sulla numerazionein Europa ripropone con ampi edettagliati riferimenti, possonoessere riassunte nei puntiseguenti:• i numeri devono essere

disponibili nella quantitànecessaria ad un mercatoliberalizzato e multigestorequale quello che si prospettaper il prossimo futuro;

• la struttura dellanumerazione non deve inalcun modo essere fonte didiscriminazione per i nuovigestori;

• le procedure di assegnazionedella numerazione devonoseguire criteri diproporzionalità,tempestività, trasparenza enon discriminazione.

2. Il nuovo piano di numera-zione

La necessità di predisporre unNuovo Piano di NumerazioneNazionale, adatto ai bisogniprevedibili e che rispetti itermini previsti dalla normativaeuropea, era da tempo avvertitadagli addetti ai lavori; essatuttavia solo di recente è statarecepita dall’Autoritàcompetente che ha provvedutoad indicare Organi e modalitàattraverso le quali formulare ledecisioni in proposito.A questo scopo, il Ministerodelle Comunicazioni, conDecreto Ministeriale del 24aprile 1997, ha costituito la“Commissione per lanormativa tecnica sullanumerazione delletelecomunicazioni” ai cuilavori partecipano esperti del

118



Osservatorio

1. Introduzione

Con la liberalizzazione delmercato delletelecomunicazioni, il piano dinumerazione nazionale, definitonell’ambito del PianoRegolatore Nazionale delleTelecomunicazioni approvatonel 1990, risulta in qualchemisura superato e noncompletamente idoneo asoddisfare le esigenze di unmercato liberalizzato.Infatti il piano finora in vigore,oltre a presentare una capacitàinsufficiente di numerazioneper alcuni distretti telefonici,non è in grado di soddisfare deltutto la richiesta aggiuntiva dinumerazione prevedibile che inuovi gestori e i nuovi servizirichiederanno nei prossimianni. Sarà necessario quindidisporre in futuro di unacapacità più ampia dinumerazione e, allo stessotempo, occorrerà evitarecambiamenti troppo radicali ecomunque di difficilecomprensione dalla maggiorparte degli utilizzatori delsistema di telecomunicazione.Alcune Direttive dellaCommissione Europea(95/62/CE e 96/19/CE), recepitenel nostro ordinamento con lalegge 650/96 e attuate con il“Regolamento per l’attuazionedi direttive comunitarie nelsettore delletelecomunicazioni” (DPR n.318

L’EVOLUZIONEDEL

PIANO DINUMERAZIONE

NAZIONALEDELLE

TELECOMUNICAZIONI

(1) I ser vizi geografic i sono quel l icaratterizzati da una numerazione chepermette di individuare la località didest inazione di una comunicazionemediante il prefisso teleselettivo (non è unservizio geografico, ad esempio, il servizioradiomobile mentre lo è quello fornitomediante una terminazione della rete fissa).


Osservatorio

Resterà anche invariata lachiamata fatta dall’estero per icellulari dei clienti deglioperatori nazionali per i quali sicontinuerà a togliere lo “0” delprefisso (0039+ numerodell’utente mobile).Invariata rimarrà anche laselezione per chiamatedall’Italia verso l’estero.

2.2 Numerazione per servizi(seconda fase)

L’introduzione della modalità diselezione completa, effettuata

nella fase precedente, dà lapossibilità di riorganizzare ilPiano di Numerazione perservizi; in questa fase sisostituisce lo “0”, posto in testaad ogni numero telefonico dellarete fissa, con un’altra cifra,identificando così un serviziospecifico.La nuova organizzazione perservizi della struttura delnumero sulla base della primacifra prevede la seguenteclassificazione:0 Servizi interni di rete

selezione che può esseredefinito completo; la secondafase riguarda invecel’organizzazione strutturale e perservizi della numerazione.

2.1 Selezione completa (prima fase)

La selezione dei numeritelefonici prevede oggi unadifferenza tra le chiamate ditipo urbano e quelleinterdistrettuali: infatti, mentreper le prime si seleziona solo ilnumero di abbonato del

chiamato, per le seconde ènecessario far precedere alnumero di abbonato il prefissoteleselettivo comprensivo delprefisso “0” e del codice didistretto.La modalità di selezionedifferente nei due casi nonpermette quindi di assegnarenumerazioni di abbonato cheiniziano con “0” o con “1”:l’utilizzazione di queste duecifre determinerebbe infattiambiguità nell’istradamentoeffettuato dalle centrali tra le

chiamate urbane e quelleinterdistrettuali (nel caso dellacifra “0”) e tra le chiamateurbane e quelle verso i servizispeciali (con la cifra “1”).Con la selezione completa siaggiunge il prefisso teleselettivo alnumero chiamato anche nel casodi una chiamata urbana (allostesso modo di quanto oggi si faper le chiamate originate da unterminale mobile).Con l’impiego della selezionecompleta si ottiene quindi unincremento della capacità dinumerazione in quanto, a

differenza di quanto avvieneoggi, possono essere utilizzatele cifre “0” e “1” poste subitodopo il prefisso teleselettivo. Inquesto modo si liberano duedecadi in ogni distrettotelefonico, ottenendo in talmodo un aumento di circa il 20per cento della capacità dinumerazione.Questa fase (e la successiva)non tocca i numeri che inizianocon “1” (come 112 o 119) chequindi non dovranno esserepreceduti da nessun prefisso.

Tabella 1

Organizzazione finale per servizi della struttura di numerazione.

1 servizi speciali2 libero3 servizi mobili4 servizi geografici5 libero6 libero7 libero8 libero9 libero

40ABCDUUUU libero41ABCDUUUU distretti che iniziano con 142ABCDUUUU Milano43ABCDUUUU distretti che iniziano con 344ABCDUUUU distretti che iniziano con 445ABCDUUUU distretti che iniziano con 546ABCDUUUU Roma47ABCDUUUU distretti che iniziano con 748ABCDUUUU distretti che iniziano con 849ABCDUUUU distretti che iniziano con 9

+ 39 S xxxxxxxxx

numeri disponibili, in linea con le indicazioni dellaCommissione Europea per:

700 Comunicazioni Personali800 Numero Verde900 Premium Rate (Audiotel)


Osservatorio

compreso il prefissointernazionale 00

1 Servizi speciali nazionali2 Riservato ad esigenze future3 Servizi mobili4 Servizi geografici di rete fissa5 Riservato ad esigenze future6 Riservato ad esigenze future7 Riservato ad esigenze future8 Riservato ad esigenze future9 Riservato ad esigenze futurePer la telefonia su rete fissa saràsostituito così lo “0” iniziale conil “4”; questo nuovo numerodovrà essere composto anche

per le chiamate dall’estero versol’Italia. Una variante dovràessere introdotta anche per lechiamate verso la reteradiomobile per la quale dovràessere eliminata la cifra “0”iniziale.La tabella 1 illustra ulterioricaratteristiche delle scelteeffettuate.Nella tabella 2 sono riassunteinvece le considerazioniesposte con esempi di

selezione per le numerazionivalide per la rete fissa emobile, nelle due fasi sopradescritte.

2.3 Tempi di introduzione dellamodalità di selezione completae dello schema di numerazioneorganizzato per servizi

Il nuovo piano di numerazionenazionale è stato recepito dalnostro ordinamento con decretodel Ministro delle Poste e delleTelecomunicazioni del 1° luglio

1997, n.175, e riguarda la“Normativa tecnica sullanumerazione delletelecomunicazioni”, pubblicatasulla Gazzetta Ufficiale del 29luglio 1997.Il decreto prevede che lerealizzazioni siano effettuatesecondo il seguente calendario:• dal 19 giugno 1998 la

modalità di selezionecompleta sarà l’unica pertutti i clienti di qualunque

gestore. Tuttavia nel periodocompreso fra il 19 giugno e il18 dicembre 1998, accantoalla modalità di selezionecompleta sarà ancoraammesso l’uso della modalitàdi selezione differenziata.L’utenza potrà così prendereconfidenza con la nuovamodalità di selezione, senzache si presentino gravidisservizi;

• dal 18 dicembre 1998l’unica procedura diselezione operante sulle reti

pubbliche nazionali sarà lamodalità di selezionecompleta. Solo da questadata sarà disponibile lacapacità aggiuntiva dinumerazione messa adisposizione dalla selezioneche utilizzi la cifra “0” equella “1” dopo i prefissiteleselettivi delle retipubbliche fisse e mobili;

• dal 29 dicembre 2000 nellenumerazioni delle reti fisse

Tabella 2 Esempi di modifiche della numerazione nelle due fasi.

(0) 6 7654321

0337 765432

+39 6 7654321

+39 337 765432

con la selezione completa diventa anche in ambito urbanocon la riorganizzazione per servizi diventa

con la selezione completa rimanecon la riorganizzazione per servizi diventa

con la selezione completa diventacon la riorganizzazione per servizi diventa

con la selezione completa rimanecon la riorganizzazione per servizi rimane

067654321467654321

0337765432337765432

+39 067654321+39 467654321

+39 337765432+39 337765432

ESEMPIO DI CHIAMATA DA SEDE ESTERA

ESEMPIO DI CHIAMATA IN AMBITO NAZIONALE


Osservatorio

richiesta possano conservare illoro numero o i loro numeri nellarete telefonica pubblica fissa in unluogo specifico, a prescinderedall’organismo che fornisce ilservizio. In ogni caso gliOrganismi di telecomunicazionidevono garantire che dettaprestazione sia disponibile almenonei maggiori centri abitati entro ilprimo gennaio 2001”.D’altra parte, la “NumberPortability” è ritenuta laprestazione principale eirrinunciabile per una effettivaapertura del mercato delletelecomunicazioni e, in ambitoeuropeo, è in discussione unaproposta di direttiva che miraad anticiparne l’introduzioneobbligatoria negli Stati membri.

Giovanni MartiniTelecom Italia DG - Roma

Opera attualmentenell’Area Strategie, Piani e

Innovazione

sarà sostituita la cifra “0” intesta al numero significativonazionale con la cifra “4”,utilizzata per tutti i tipi dichiamate nazionali e per lechiamate internazionalientranti. A partire dalla stessa datasarà eliminata la cifra “0”posta all’inizio dellenumerazioni delle retipubbliche mobili (sia per lechiamate interne alla rete siaper quelle provenienti daaltre reti, fisse e mobili) chequindi inizieranno con lacifra “3”.

2.4 Selezione del gestore della retea lunga distanza e portabilitàdel numero

La gestione della numerazionein un ambiente competitivomultigestore comporta anche lanecessità di definire le regolerelative alla selezione delgestore della rete di lungadistanza (Carrier Selection) e allaportabilità del numero (NumberPortability).Per quanto riguarda la scelta equindi la selezione del gestoredella rete di lunga distanza,nazionale o internazionale daparte del generico cliente, laCommissione citata costituitanell’ambito del Ministero delleComunicazioni sta definendo leregole riguardanti gli aspetti dinumerazione, per le duemodalità previste nell’ambitodella Comunità Europea; essesono:• easy access;• equal access.Nella prima modalità il gestoredi lunga distanza coincide conquello che fornisce il servizio inambito locale. Nella seconda, ilgestore di lunga distanza puòessere definito con un contrattospecifico e quindi può differireda quello locale. Tuttavia inentrambi i casi l’utente ha lapossibilità di scegliere per ogni

singola chiamata da essoeffettuata un qualunque gestoredi lunga distanza, tramitel’utilizzo di un codice diaccesso.Per quanto riguarda la scelta delgestore (Carrier Selection), lasemplicità tecnica e gestionaledi attivazione, almeno perquanto riguarda la modalità easyaccess, potrà essere introdottadal 1998 in linea con quantoprescrivono le indicazioniComunitarie.La prestazione relativa alla“portabilità del numero”permette al generico cliente dimantenere, in ambito locale, ilproprio numero quando cambiail gestore pubblico al quale essoè abbonato. Anche per questaprestazione la Commissionedeve definire gli aspetti dinumerazione e le regole digestione dei numeri portati dalsingolo cliente neltrasferimento da un gestore adun altro.L’introduzione dellaprestazione relativa allaportabilità del numero risultaparticolarmente complessa dalpunto di vista tecnico egestionale e presenta alcontempo alti costi. Leesperienze maturate in alcuniPaesi, che hanno già introdottoquesta prestazione, hannomesso in luce che la definizionee la suddivisione degli onerieconomici tra le parti coinvolte,è particolarmente difficoltosa.Dal punto di vista normativo laprestazione di portabilità delnumero è prescritta in ambitonazionale nel “Regolamento diattuazione di direttivecomunitarie nel settore delletelecomunicazioni” con laseguente prescrizione: “Gli Organismi ditelecomunicazioni sono tenuti aprovvedere, nei tempi più brevipossibili, all’introduzione dellaportabilità del numero affinché gliutenti finali che ne facciano

ASPETTI DI GESTIONEDELL’INTERCONNESSIONE:

UNA PANORAMICA SULLA SITUAZIONE IN

NORD AMERICA

IL PROBLEMA DELLA MOLTEPLICITÀ DELLE

INTERFACCE

122



News

LE RETI OTTICHE DI ACCESSO HANNO RACCOLTO UN CRESCENTE FAVORE

NEGLI ULTIMI ANNI, E SI STANNO PROPONENDO COME VALIDA SOLUZIONE

NELLA DIREZIONE DI FORNIRE IN MODO INTEGRATO SERVIZI VOCE, DATI E

VIDEO DIFFUSIVI (FULL SERVICE NETWORKS). L’interesse dei gestori a conseguire nuove aree di mercato con l’offerta diservizi a larga banda, oppure semplicemente l’esigenza di rendere piùeconomici i servizi telefonici tradizionali con la possibilità di mettere adisposizione successivamente nuovi servizi, sono tra i fattori che giocanoa favore dell’introduzione delle tecnologie ottiche nella rete di acceso.La decisione di muovere verso queste tecnologie rivela anche la necessitàdi un approccio orientato alla razionalizzazione delle infrastrutture di reteviste nel loro complesso. L’elevato costo delle opere civili, specialmente nelle grandi areeurbane, rappresenta un ostacolo evidente, che consiglia di utilizzare perquanto possibile la rete in rame esistente, sfruttandone appieno lacapillarità.La combinazione delle tecnologie xDSL e di quelle ottiche hannoprodotto una architettura, nota sotto il termine di FTTx, che presentasoluzioni estremamente flessibili, in grado di adattarsi alle più svariateesigenze degli operatori, dei servizi e degli utenti.Su questa architettura è fiorita una notevole attività di standardizzazionea partire dagli ambiti ITU ed ETSI, anche sulla spinta dei gruppi diinteresse FSAN, ATM Forum e DAVIC. L’obiettivo comune perseguito èla disponibilità di standard o specifiche in grado di consentire lo sviluppodi prodotti destinati ad un mercato ampio e quindi di favorire unconseguente abbassamento dei costi.

♦♦ ♦ ♦♦

LA NORMATIVA INTERNAZIONALE HA AFFRONTATO GLI ASPETTI DEI

SISTEMI DI GESTIONE LEGATI ALLA TEMATICA “INTERCONNESSIONE” IN

MODO MOLTO VARIO. INFATTI, MENTRE IN AMBITO NORD-AMERICANO

L’UNBUNDLING DEI SISTEMI DI GESTIONE È PARTE INTEGRANTE DELLE

IMPOSIZIONI DETTATE AGLI OPERATORI DOMINANTI, LA NORMATIVA

EUROPEA E IL SUO RECEPIMENTO IN CHIAVE NAZIONALE NON

CONTENGONO RIFERIMENTI PRECISI, QUANTO PIUTTOSTO AFFERMAZIONI

CHE FANNO INTENDERE LA NECESSITÀ DI INSTAURARE CON IL

COMPETITOR UN DIALOGO.Negli USA la

FCC (Federal Communications Commission) ha espressamenteincluso l’apertura dell’accesso agli OSS (Operational Support Systems) nellalista degli obblighi degli ILEC (Incumbent Local Exchange Carrier).Rimane tuttavia aperto il problema, di non poco conto, della molteplicitàdelle interfacce offerte dagli operatori dominanti, per superare il quale sistanno coalizzando nell’ambito del NM (Network Management) Forumforze orientate a promuovere negli ambiti di standardizzazione ladefinizione di un “gateway nazionale”.La definizione degli aspetti “semantici” delle interfacce ricade quasicompletamente sotto il controllo dell’ATIS (Alliance forTelecommunications Industry Solutions), della quale fanno parte, tra glialtri, l’Ordering and Billing Forum - che si occupa di analisi diproblematiche relative ad Ordering, Billing e Provisioning di servizi diaccesso ed altri tipi di connettività -; il T1 - nel quale in particolare ilsottocomitato T1M1.5 si occupa di architetture, interfacce e protocolliper OAM&P (Operation, Administration, Maintenance e Provisioning)secondo i modelli TMN -; il Network Interconnection InteroperabilityForum e il TCIF (TeleCommunications Industry Forum).

RAPPORTI SULLA NORMATIVATECNICA NELLE

TELECOMUNICAZIONI

STATO DELLA NORMATIVA SULLARETE OTTICA DI ACCESSO

L’EVOLUZIONE VERSO SOLUZIONI A

LARGA BANDA


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L’INTENTO PERSEGUITO CON L’INTEGRAZIONE TRA COMPUTER ED

APPARATI TELEFONICI - IDENTIFICATA CON IL TERMINE CTI (COMPUTER

TELEPHONY INTEGRATION) - È QUELLO DI ACCRESCERE LE FUNZIONALITÀ

DELLE APPLICAZIONI BUSINESS.Tre sono i filoni in cui sono raggruppate le applicazioni CTI: il primocomprende le applicazioni relative alla gestione dei contatti con laclientela, il secondo quelle legate alla produttività dell’ufficio; il terzoquelle concernenti la produttività personale in ambiente SOHO (SmallOffice/Home Office). Le previsioni di mercato indicano una crescita dellarichiesta per le applicazioni in questione, motivata dal bisogno diaumentare la qualità e l’efficienza delle comunicazioni sia all’interno cheall’esterno dell’azienda. Un’adeguata disponibilità di standard de jure ode facto è importante ai fini di un incremento dell’offerta.CSTA (Computer Supported Telecommunications Applications) è il primostandard definito - in ECMA - per applicazioni CTI; stabiliscel’interazione tra computer e PBX, in termini di protocolli e servizi, inarchitetture di tipo client-server. Standard de facto relativi alle API (Application Programming Interfaces) dicontrollo delle chiamate sono apparsi successivamente, tra i quali TAPI(Telephony API) di Microsoft, TSAPI (Telephony Services API) di Novell,JTAPI (Java Telephony API), definito da un consorzio di sei società (Sun,Lucent, Nortel, Novell, IBM, Intel); da segnalare, infine, i risultati diVersit, un’iniziativa di Apple, AT&T, IBM e Novell.L’Enterprise Computer Telephony Forum (ECTF) è stato attivato nel ’95 conl’intento di accogliere ed armonizzare, in un quadro di riferimentounitario, gli standard disponibili e di facilitare lo sviluppo di quellinecessari per garantire la completa coperture dei requisiti identificati. Lesocietà iscritte sono circa settanta, le più significative del settore CTI. Trai risultati ottenuti, sono da menzionare i documenti “ECTF S.100 MediaServices API” ed “ECTF H.100: CT bus for PCI Specification”.

♦♦ ♦ ♦♦

L’INTERESSE DA PARTE DEGLI OPERATORI DI RETE FISSA PER I NUOVI SERVI-ZI DI MOBILITÀ LOCALE BASATI SU TECNOLOGIE CORDLESS È CRESCENTE.INFATTI, TALI SERVIZI BENE SI PRESTANO AD ESSERE IMPIEGATI IN CONTE-STI PROBLEMATICI PER LE RETI CELLULARI QUALI, AD ESEMPIO, GLI INTER-NI DI EDIFICIO OPPURE I LUOGHI PUBBLICI CON ELEVATO TRAFFICO TE-LEFONICO. Le funzionalità di rete intelligente assicurate dalle infrastrutture in pos-sesso degli operatori di rete fissa costituiscono un’interessante base dipartenza per il loro supporto. Il potenziamento di tali funzionalità consen-tirà di estendere l’offerta a disposizione dell’utenza di reti fisse a servizidi mobilità tanto del terminale quanto personale.In ETSI è in corso un progetto di standardizzazione per la definizione delCTM (Cordless Terminal Mobility) finalizzato appunto a consentire di forni-re agli utenti delle reti fisse un servizio di mobilità locale basato su tecno-logie di accesso cordless (DECT o CT2). L’intento, in particolare, è quello di permettere il roaming del terminalein ambito residenziale, business e urbano, mediante l’impiego di piat-taforme di rete intelligente centralizzate. In un’ottica evolutiva, il CTM èvisto come un passo necessario, dal lato delle reti fisse, verso l’UMTS (U-niversal Mobility Telecommunication System). La prima fase dei lavori di standardizzazione del CTM, che termineràentro il 1997, è orientata ad applicazioni vocali. Le fasi successive, già av-viate, prevedono un allargamento del campo di interesse. La fase 2 pre-

STANDARD PER LA FORNITURA DI SERVIZI

DI MOBILITÀ LOCALE SU RETE FISSA

CORDLESS TERMINAL MOBILITYIL SUPPORTO DELLA RETE INTELLIGENTE

RIDUZIONE DEI COSTI DI INTEGRAZIONE

E DEI TEMPI DI SVILUPPO

L’INTEGRAZIONETELEFONO-COMPUTER EL’ATTIVITÀ DELL’ECTF


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NORMATIVA SUL CABLAGGIO PERTELECOMUNICAZIONI NEGLIEDIFICI

IL CABLAGGIO DI EDIFICIO STA

DIVENTANDO SEMPRE PIÙ IMPORTANTE

ANCHE PER GLI EDIFICI RESIDENZIALI

vede un ampliamento dei servizi supplementari considerati, includendoil completo supporto delle chiamate di emergenza e della prestazione dihandover all’interno di un’area di copertura radio continua. In seguito, indirezione di una convergenza ulteriore verso i servizi offerti dalle reticellulari, grazie alla disponibilità di terminali dual mode DECT/GSM sa-ranno presi in esame anche servizi dati e di messaggistica SMS (ShortMessage Service).

♦♦ ♦ ♦♦

CON IL PROGREDIRE DEI SERVIZI DI TELECOMUNICAZIONE, IL CABLAGGIO

CHE DEVE ESSERE PREDISPOSTO NEGLI EDIFICI PER TRASPORTARLI È

DIVENTATO UN ELEMENTO SEMPRE PIÙ IMPORTANTE. TALE CABLAGGIO,CHE UN TEMPO DOVEVA PORTARE ESSENZIALMENTE IL SERVIZIO

TELEFONICO DI BASE, SI STA OGGI SEMPRE PIÙ INTEGRANDO CON QUELLO

RELATIVO ALLA TECNOLOGIA DELL’INFORMAZIONE (RETI DI CALCOLATORI)E A NUOVI SERVIZI INTERATTIVI AD ALTA VELOCITÀ.Motivi storici e tecnici, portano a considerare separatamente il caso degliedifici “commerciali”, prevalentemente destinati ad uffici, e quello degliedifici residenziali: per i primi le maggiori esigenze di servizi dicomunicazione avanzati, essenzialmente scambio di dati su LAN, hannogià portato all’affermarsi di standard relativi al cablaggio per uso generale,spesso indicato con il termine di “Cablaggio Strutturato”, mentre per isecondi l’esigenza sta emergendo oggi, e riguarda un insieme di servizialquanto diversi, dove gioca un ruolo importante anche la trasmissione disegnali di tipo video.Il primo standard relativo al cablaggio strutturato degli edifici è statosviluppato in USA, è di fonte EIA e risale al luglio del 1991 (è così statopubblicato, come EIA/TIA-568).All’inizio degli anni Novanta anche gli enti di normativa internazionali,IEC congiuntamente a ISO a livello mondiale e CENELEC a livelloeuropeo, hanno avviato un lavoro di standardizzazione sul cablaggiostrutturato. Ciò ha portato nel 1995 alla pubblicazione dello StandardISO/IEC IS 11801, che segue le linee fondamentali del suddetto standardTIA/EIA, e nel 1996 alla pubblicazione della norma Europea EN 50173,che è molto simile allo standard ISO/IEC.La normativa sui cablaggi per uso generale negli edifici residenziali non èavanzata come quella per gli edifici commerciali. La sola norma che puòessere citata in proposito è lo standard nazionale americano EIA/TIA 570.Il cablaggio specificato, a coppie simmetriche e con tipologia a stella, èpensato essenzialmente per il servizio telefonico di base e per l’accessobase ISDN. Il lavoro per lo sviluppo di norme future è però intenso: due sono leazioni che meritano di essere citate. La prima è quella che ha per oggettola definizione dell’architettura di una rete per la connessione dei sistemielettronici della casa e dell’edificio e del relativo cablaggio. La seconda èquella avente per oggetto le architetture di riferimento per sistemi didistribuzione di servizi multimediali in edifici.Sono infine da evidenziare gli aspetti di compatibilità elettromagnetica edi protezione nei confronti delle sovratensioni che, fino a quanto sarannousati i cavi metallici, dovranno essere considerati di massima importanzanella realizzazione e standardizzazione dei cablaggi di edificio.

Giorgio FiorettoNormative Tecniche CSELT - Torino


Negli ultimi mesi sono stati compiuti diversi progressi sul tema della ristrut-turazione organizzativa nell’ambito dei Consorzi satellitari INTELSAT,EUTELSAT e INMARSAT, dei quali Telecom Italia è firmatario (Socio fi-nanziatore e utilizzatore) per l’Italia.

L’ASSEMBLEA HA ACCETTATO FORMALMENTE LA PROPOSTA DI CREARE PER

SCORPORO DALL’INTELSAT UNA SOCIETÀ PRIVATA INDIPENDENTE QUOTABI-LE SUL MERCATO (INC); a essa sarebbero assegnati in dotazione (con trasferi-mento a valore di libro) cinque satelliti INTELSAT, oltre ad un satellite adhoc per TV - K TV - in costruzione. L’INC si concentrerà sul business relati-vo ai nuovi servizi (quali, ad esempio, la distribuzione punto-multipunto persegnali televisivi e dati e la multimedialità) offrendo capacità e servizi anchedel tipo chiavi in mano direttamente all’utente finale. La nuova società, nellaquale l’INTELSAT avrà un investimento diretto pari al 10 per cento, avrà unazionariato posseduto inizialmente per il 100 per cento dagli attuali firmatari,che si ridurrà nel tempo con l’apertura a investitori esterni ad un azionariatomassimo individuale pari al 17 per cento. La INC avrà la propria sede legalein Olanda e dovrebbe essere costituita verso la metà del 1998. L’INTELSATcontinuerà ad offrire a livello mondiale tramite i satelliti rimasti - e con lastruttura intergovernativa attuale - capacità spaziale ai propri membri.

♦♦ ♦ ♦♦

L’ASSEMBLEA HA ACCOLTO LE PROPOSTE DEL CONSIGLIO DI PORTARE A COM-PIMENTO QUANTO PRIMA GLI STUDI SUL MODELLO DI RISTRUTTURAZIONE

CHE PREVEDE LA TRASFORMAZIONE DEL CONSORZIO INTERGOVERNATIVO IN

UNA SOCIETÀ PER AZIONI ALLA QUALE SARANNO TRASFERITI L’INTERO BUSI-NESS E I SATELLITI DELL’EUTELSAT. Il ruolo dei governi nella nuova so-cietà privata, che potrebbe nel tempo aprirsi a un azionariato esterno ed es-sere anche quotata sul mercato, sarà limitato al controllo del rispetto da partedi EUTELSAT dei doveri che essa si assumerebbe relativamente alle fun-zioni di servizio pubblico. La decisione finale sulla ristrutturazione potrebbeessere presa nel corso di una nuova riunione della Assemblea nel 1998, aconclusione dell’attuale fase di studi del Consiglio.

♦♦ ♦ ♦♦

PROSEGUONO I LAVORI DEL CONSIGLIO BASATI SULLA PROPOSTA DI CREARE

UNA COMPAGNIA PRIVATA DI TIPO PUBBLICO ALLA QUALE SARANNO TRASFERITI

TUTTI I CESPITI E I SERVIZI DELL’INMARSAT E IL CUI AZIONARIATO SARÀ DE-TENUTO INIZIALMENTE DAI SOLI FIRMATARI ATTUALI. L’azionariato sarà co-munque scambiabile e aperto a investitori strategici. Le funzioni di serviziopubblico (GMDSS, salvaguardia della vita umana in mare) non subiranno di-scontinuità e saranno controllate dalle parti (Governi) tramite una nuova Or-ganizzazione tra Governi (IGO) alla quale la Compagnia si impegna a offrire iservizi relativi a tali funzioni su base gratuita. Il Consiglio di Amministrazionedella Compagnia sarà di tipo fiduciario e limitato a 13-15 membri; esso com-prenderà anche direttori cosiddetti “indipendenti” (non azionisti). La quotadi investimento necessaria per assicurare un seggio nel Consiglio sarà moltoelevata, in modo da escludere la presenza della maggior parte degli attuali fir-matari a meno che essi non acquistino nuove azioni o stipulino alleanze.Nei documenti costitutivi della Compagnia sarà inserito un impegno e-splicito a procedere entro due anni dalla sua incorporazione a una offertapubblica di vendita per acquisire nuovi capitali.Nell’aprile 1998 l’Assemblea dovrebbe approvare queste modifiche e l’in-tero approccio legato al modello di ristrutturazione descritto. Potrebbe poiessere costituita la nuova Compagnia che inizierà ad operare appena lemodifiche saranno entrate in vigore.

Enzo VitaliTelecom Italia DG - Roma

News

PROCESSI DI

RISTRUTTURAZIONE DEI

CONSORZI SATELLITARI

INTELSAT

EUTELSAT

INMARSAT

126



(ne parla Polibio)

La necessità di trasmettere a distanza messaggi, più velocemente della corsa di un corriere, a piedi o a cavallo, fusentita nell’antichità, specie presso le civiltà più evolute. Di giorno il fumo, di notte la fiamma servivano a comunicare adistanza che si era verificato un avvenimento, atteso o temuto.

Furono così realizzate reti che consentivano di trasmettere di montagna in montagna una notizia ed esse furonochiamate “fryctoriae” da

ϕρυκτος (“frictos” - faro, torcia) e Ωρα (“hora” - cura, ausilio).Una fryctoria permise di comunicare nel 1184 a.C. a Micene la caduta di Troia; e poi,

quasi un millennio più avanti, una rete analoga consentiva ad Alessandro Magno, re dellaMacedonia dal 336 a.C., di ricevere nella capitale Pella dove risiedeva, gli oracoli a lui direttidal “Santuario” di Delfi, dedicato ad Apollo, posto sul monte Parnaso.

Anche i Crociati realizzarono nel 1204 d.C. il collegamento più lungo per trasmettere leinformazioni: esso univa Costantinopoli a Taranto e aveva punti di ripetizione a 3 chilometri didistanza l’uno dall’altro (le nostre dorsali di ponti radio terrestri ricordano forse le fryctoriae!).

La possibilità di trasmettere l’informazione a distanza è stata raccontata già da antichiscrittori: Eschilo (525-456 a. C.) fa dire alla moglie di Agamennone, Clitennestra, che Troia ècaduta e che la notizia è giunta dal monte Ida assai velocemente, con il fuoco “messaggero”(Agamennone versi 278-283).

Polibio, nato a Megalopoli e vissuto dal 203 al 121 a.C., scrisse “una storia universalemai prima scritta, nel senso che abbracciava, almeno virtualmente, tutti i Paesi alloraconosciuti”. Nelle sue “Storie”, lo scrittore interrompe la narrazione delle vittorie di PublioCornelio Scipione sui Cartaginesi in Spagna e dell’arrivo della flotta di Attalo I, re diPergamo, nelle acque greche, per fare una digressione sull’impiego delle segnalazioniluminose in guerra. Polibio (libro X, 43) critica energicamente l’impiego delle torce usate aquel tempo per la trasmissione delle informazioni:

Dopo questa lunga premessa, lo storico greco parla dell’invenzione del generale Aeneas Tacticus, nato inArcadia e scrittore di cose militari, vissuto nel IV Secolo a.C. Il sistema descritto, abbastanza ingegnoso,consisteva nel costruire alcuni vasi d’argilla, tutti uguali, da riempire con acqua (con un liquido noninquinante!). Ogni vaso era posto in una “stazione ripetitrice” assieme ad una torcia. I vasipresentavano un piccolo orifizio in basso e contenevano all’interno un’asta verticale graduata, che nellaparte inferiore presentava una base galleggiante. Seguiamo, quindi, la descrizione dell’invenzione, fatta

da Polibio (libro X, 44):

Il telegrafo ad acqua. Un’invenzione di Aeneas Tacticus

“Quanto al genere dellesegnalazioni fatte col fuoco, cherendono ora un grandissimo servizio in

guerra, ma la cui tecnica inprecedenza non era statasviluppata, ritengo sia utilenon passarlo sotto silenzio,ma parlarne in modoconveniente. 2. È a tuttievidente che in ogni caso

la scelta del momentogiusto è importante aifini del successo di unaimpresa, ma èimportantissimo nelleimprese militari e, tra imezzi che aiutano adattuare questa scelta, il

più efficace è costituitodai segnali fatti

col fuoco. 3. Essi infatti informano suquanto è appena accaduto e su quantosta ancora accadendo e colui al qualeciò interessa può venirne a conoscenzaanche se è distante tre o quattro o piùgiorni di cammino. 4. In tal modo,grazie ai messaggi comunicati tramitequesto genere di segnali, nellesituazioni che lo richiedono, arrivasempre, inaspettato, l’aiuto. 5. Ora,siccome nei tempi passati il metodousato per fare queste segnalazioni eramolto elementare, esse riuscivano perlo più inutili a coloro che ne facevanouso. 6. Il servizio, infatti, doveva essereeseguito mediante segnalipredeterminati, ma, dato che il numerodei fatti possibili è indefinito, lamaggior parte di questi non potevaessere comunicato attraverso l’uso delle

segnalazioni fatte col fuoco. Propriocome nel caso che ho appena riferito.7. Era certamente possibile a coloro chegià si erano messi d’accordo su questo,segnalare che una flotta era giunta adOreo, o a Pepareto, o a Calcide. 8. Ma con le segnalazioni fatte colfuoco non si riusciva a comunicare fatticome questi: che, cioè, alcuni cittadinistavano cambiando partito, o chestavano perpetrando un tradimento, oche nella città era avvenuta una strageo qualche fatto del genere, cose chepure avvengono di frequente, ma chenon si possono prevedere tutte quante.9. E sono soprattutto le situazioniimpreviste che richiedono consigli edaiuti istantanei. 10. Ordunque non erapossibile segnalare quei fatti che non sipotevano prevedere”.

Le nostreradici

Calco dell’invenzione diAeneas Tacticus (Technology Museum of Thessaloniki).

Modello del telegrafo ad acqua(Technology Museum of Thessaloniki).


(Polibio, Storie, Libro X, traduzione di Alessandro Vimercati, Rusconi Editore, 1989, pp. 743-746)

Lo storico conclude che “questo metodo di trasmissione è un po’ migliore rispetto alla segnalazione col fuoco ... ma èancora impreciso”. Polibio infatti nota che “non è possibile prevedere tutto il futuro né, ammesso che ciò si possa fare, scriveresul bastoncino tutto quanto può accadere”. Lo scrittore propone quindi un nuovo sistema per trasmettere l’informazione,inventato da Cleosseno e da Democrito e perfezionato da lui. Ma di questo metodo potremmo parlarne un’altra volta.

(1) Un cubito corrisponde a 1 piede e mezzo, cioè a circa 44,3 cm.(2) Un dattilo corrisponde a 1/16 di piede, cioè a circa 1,85 cm.

r.c.

“Enea, l’autore di trattati sullascienza militare, volendo rimediare atale difficoltà, fece fare qualche piccoloprogresso a questa materia, ma la suainvenzione rimase ancora lontana lemille miglia da ciò che veramenteoccorreva fare. 2. E lo si può vederedalla esposizione che segue. Egli diceche coloro i quali si accingono acomunicarsi con segnalazioni fatte colfuoco un messaggio urgente, devonoapprontare dei recipienti di argilla,perfettamente uguali quanto alarghezza e a profondità; taleprofondità deve essere di circa trecubiti(1), mentre la larghezza di uno.3. Poi devono preparare dei pezzi disughero, larghi poco meno delle bocchedei vasi e nel mezzo di ciascuno diquesti deve esservi conficcato unbastone graduato secondo sezioniuguali tra loro, ognuna della misura ditre dattili(2) è delimitata da una chiaralinea circolare. 4. All’interno diciascuna sezione, poi, devono esserviscritti i più evidenti e comuni casi che siverificano in guerra. 5. Ad esempio:subito nella prima va scritto «lacavalleria è arrivata nel territorio»,

nella seconda «fanteria pesante».6. Nella terza «fanteria leggera», poi«fanteria e cavalleria», poi «navi», poi«grano», e così di seguito, finché inogni sezione siano state indicate leprincipali eventualità che si prevederagionevolmente possano presentarsidurante il periodo della guerra in corso.7. A questo punto egli dice che sidevono forare entrambi i vasi, facendoattenzione a che i fori sianoperfettamente uguali, in modo dapermettere l’uscita di una stessaquantità di acqua; quindi, una voltariempiti i vasi di acqua, vi si devonoporre sopra i pezzi di sughero coninfissi i bastoni e lasciare che l’acquascorra fuori contemporaneamente daifori dei due vasi. 8. È chiaro chedurante tale operazione, poiché i vasihanno tutte le caratteristicheperfettamente simili, dovrànecessariamente avvenire che, nellamisura in cui l’acqua defluisce dai duefori, nella stessa misura si abbassino ipezzi di sughero e i bastoniscompaiano dentro i vasi. 9. Quando,mediante una prova, si è constatato chetale contemporaneo deflusso dai due

vasi avviene con una velocitàperfettamente uguale, allora quelli delledue parti che ne hanno l’incaricodevono portare nel posto in cuidovranno osservare le segnalazionifatte col fuoco, e qui sistemare, i propririspettivi vasi. 10. Poi, quando siverifica un qualche avvenimento diquelli segnati sul bastone, Enea dice chebisogna alzare una torcia e aspettare,finché l’incaricato della parte oppostane alzi un’altra. Una volta che le torcedelle due parti sono apparse beneevidenti, colui che segnala deveabbassare e far immediatamentescorrere l’acqua dal foro. 11. In talmodo, il bastone conficcato nel sugherocomincia ad abbassarsi e quando lasezione in cui è scritta la notizia che sivuol comunicare è arrivata al livellodella bocca del vaso, egli dice che ilsegnalatore deve alzare la torcia.12. E quelli della parte opposta devonoimmediatamente tappare il foro edosservare quale dei messaggi riportatisul bastone si trova al livello della boccadel vaso. 13. Se i movimenti delle dueparti avvengono in perfetta sincronia,questo sarà il messaggio comunicato”.

LA VELOCITÀ DI TRASMISSIONE DEL TELEGRAFO AD ACQUA

Il sistema di segnalazione a distanza dell’informazione descritto da Polibio ri-chiama, anche se in maniera molto semplificata, la “Pulse Position Modulation”:non disponendo di un orologio, il tempo per trasmettere ciascuna informazioneera misurato con il volume di acqua defluito a passi discreti dal vaso d’argilla. Iltesto però non chiarisce se veniva utilizzata tutta l’altezza dell’asta o se era esclu-sa la parte terminale.

Può essere comunque tentata una valutazione approssimata del tempo di trasmis-sione dell’informazione: il vaso d’argilla era alto tre cubiti (133 cm) ed aveva undiametro di un cubito (44,3 cm). La distanza tra le diverse tacche incise sull’asta eradi tre dattili (5,55 cm). La velocità di uscita dell’acqua dal vaso può essere calcolatain via approssimata con l’espressione (teorema di Torricelli) U

med= √ 2

gh cm/s con g accelerazione di gravità e h distanza tra il punto me-dio compreso tra due iscrizioni e il fondo. La portata in uscita dal foro di ampiezza S può essere valutata (sempre in via approssimata)con Q = µS √ 2gh cm3/s con µ coefficiente di contrazione e di efflusso che tiene conto che la sezione S’, che si forma poco più a valle del-l’orifizio S posto nella parte più bassa del vaso d’argilla, risulta avere un’area inferiore a S; secondo Hamilton e Smith µ ≅ 0,61.

I diagrammi riportati in figura mostrano che, nel caso di un foro di 1 cm, il ritardo tra l’arrivo della prima informazione e la venti-quattresima passerebbe da circa mezzo minuto a quasi mezz’ora; la decima tacca si raggiungerebbe dopo sette minuti. L’informazio-ne quindi viaggiava sempre a minor costo e più velocemente di quella trasportata da un corriere a cavallo!

1 5 10 15 200

50

100

150

200

cm /s Minuti3

5

10

20

30

PORTATA DELL'ACQUA

IN USCITA

TEMPO

TACCA

Le nostreradici

128



al settore delle telecomunicazio-ni ha indotto a non consideraresistematicamente le reti per te-levisione via cavo, benché in di-versi punti vengano citati siste-mi, esperimenti e componentiper la distribuzione del segnaletelevisivo, con riferimento a unpossibile scenario che vede inte-grati servizi e applicazioni tradi-zionalmente gestiti con reti se-parate.Nella prospettiva di approfondiregli argomenti riguardanti le co-municazioni di tipo ottico, i duecapitoli della Parte II sono rivoltia i s istemi p iù avanzat i , adesempio a quelli basati sull’im-piego contemporaneo di più lun-ghezze d’onda. Questa tecnicacostituisce un’apertura verso ilcampo della fotonica, in cui tut-te le operazioni, essendo svolte

nel dominio ottico, nonsono af fette dal-l’inefficienza ine-

rente alle conver-sioni elettrootti -

che.La Parte III - di ca-

rattere tecnologico -descrive i componen-

ti ottici sia passivi (fi-bre, cavi, giunti, ac-

coppiatori) sia attivi(sorgenti, fotorivelatori

e amplif icatori ott ici )che stanno alla base del-

l’evoluzione delle reti diaccesso in fibra.

L’opera si rivolge al vastopubblico di operatori nel

campo delle telecomunica-zioni: gestori, costruttori, ri-

cercatori e studenti universitari.E cer to essa è d’interesse pertutti coloro che intendono com-prendere la natura dei profondicambiamenti tecnologici chestanno alla base delle nuove retidi telecomunicazioni.

r.c.

Libri

l’

Angelo Luvison,Federico Tosco

LA RETE DI ACCESSOPERTELECOMUNICAZIONIARCHITETTURE, SISTEMI ECOMPONENTI

Editore: CSELTTorino dicembre 1996pp. 599, L. 60.000Distribuzione UTET Libreria

L’evoluzione della domanda diservizi di telecomunicazioni co-me pure i progressi compiutinelle tecnologie ottiche, nellamicroelettronica e nel softwaresi ripercuotono significativamen-te sull’architettura di rete nelsuo complesso e in par ticolaresul segmento di accesso e di di-stribuzione più vicino agli utiliz-zatori finali: il cosiddetto “ultimomiglio”.L’importanza dell’accesso risie-de nel fatto di costituire la par tepiù capillare dell’intera rete ditelecomunicazioni e di rappre-sentare una quota considerevoledell’insieme degli investimentidi un gestore di rete pubblica. Èin ef fetti questa la par te dellarete dove i gestori hanno con-centrato l’attenzione, poichérappresenta la por z ione piùestesa su cui agire per poter of-frire servizi video o altri servizi alarga banda, in aggiunta al servi-zio telefonico di base.Il libro, che costituisce la secon-da edizione di una prima andatarapidamente esaurita, raccogliele conoscenze che lo CSELT hasviluppato riguardo non solo aiprincipi tecnici ma anche a pro-blemi, soluzioni, applicazioni,

stato della normativa e situazio-ne nei diversi Paesi, il nostrocompreso, sulla rete di accessoe di distribuzione per telecomu-nicazioni.I curatori, Angelo Luvison e Fe-derico Tosco, sono responsabilirispettivamente, delle Collabora-zioni nell’Area della Società del-l’Informazione e dei Servizi Mo-bili e Radio presso il Centro Stu-di e Laboratori Telecomunicazio-ni (CSELT). Entrambi hanno un’e-sperienza pluridecennale sullereti e i sistemi di telecomunica-zioni innovativi e su progetti diricerca anche in collaborazionecon i maggiori centri internazio-nali.Il testo è suddiviso in tre parti:Architetture e sistemistica di re-te; Sistemi ottici avan-zat i ; Tecnolog ie ecomponenti ottici.La Par te I è la piùestesa e forniscein sei capitoli unapanoramica dellearchitetture e deisistemi per la re-te di accesso ditelecomunica-zioni, par tendodalle soluzionit r ad i z i ona l -mente basa-te sul ramecome mez-zo trasmis-sivo. Con-s idera poigli sviluppi sistemisti-ci più recenti che, in relazioneai nuovi servizi di telecomunica-zione, vanno dalle reti integrateall’impiego delle fibre ottiche eall’accesso con il mezzo radio.Questa par te è cor redata diun’appendice sui principali risul-tati dell’attività di normativa,svolta in sedi a carattere inter-nazionale e riguardante la retedi accesso.La scelta di limitare l’attenzione

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